DE3232389A1

DE3232389A1 - Verfahren und treiberschaltung zum erregen von duennschicht-elektrolumineszenz-anzeigetafeln

Info

Publication number: DE3232389A1
Application number: DE19823232389
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Nara Kanatani; Hiroshi Tenri Nara Kinoshita; Toshihiro Nara Ohba; Hisashi Yamatokoriyama Nara Uede
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1981-08-31
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1983-03-17
Also published as: DE3232389C2; US4594589A

Description

TER MEER^MÜLLE^· STEINME.STER 'j _β Ζ: _;::_{: β :}:φ^ K.K. - 1870-GER-A

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf Treiberschaltungen zum Erregen von Dünnschicht-EL(Elektrolumineszenz) ■ Anzeigetafeln.

Die beispielsweise zum Anzeigen von Schriftzeichen, Symbolen, Zeichnungen, Filmausschnitten u.dgl. in Ausgabeterminals von Computeranlagen geeigneten DUnnschicht-EL-Anzeigetafeln sind den bisher für derartige Zwecke verwendeten Kathodenstrahlröhren auf Grund ihrer niedrigen Betriebsspannung, den Piasmain oder Gasentladungs-Anzeigetafeln (PDP) wegen ihres geringeren Gewichts und der größeren Anzeigeintensität, und den Flüssigkristallanzeigen (LCD) wegen ihrer größeren betrieblichen Vielseitigkeit überlegen. Ferner haben die Dünnschicht-EL-Anzeigetafeln den grundlegenden Vorteil der hohen Lebensdauer, weil sie vollständig fest bzw. massiv ausgebildet sind und wegen ihrer genauen Adressierbarkeit für Ein/Ausgabeterminals von Computern gut geeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besseres Verfahren und Schaltungen mit möglichst geringem Leistungsbedarf zum Erregen von Dünnschicht-EL-Anzeigetafeln zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 .bzw. Patentanspruch 4 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, die sich wie Kapazitäten verhaltenden Elemente einer Dünnschicht-Elektrolumineszenz(EL)-Anzeigetafel in aufeinanderfolgenden Schritten zuerst auf die Spannung einer Stromquelle und danach auf eine ladungsüberhöhte zweite höhere Spannung aufzuladen.

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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 einen Querschnitt durch eine herkömmliche Dünnschicht-EL-Anzeigetafel und ein Ersatzschaltbild dazu,

Fig. 3 und 4 ein Schaltbild einer herkömmlichen Treiberschaltung für derartige Anzeigetafeln und ein Diagramm mit zugeordneten Eingangssignalen,

Fig. 5 ein Prinzip-Schaltbild zum erfindungsgemäßen Treiberverfahren,

Fig. 6 eine grafische Darstellung in Bezug auf die unterschiedlichen Stromaufnahmewerte bei dem erfindungsgemäßen und dem herkömmlichen Treiberverfahren, Fig. 7 und 8 ein Schaltbild einer das erfindungsgemäße Prinzip des Schritt-Betriebs realisierenden Treiberschaltung und ein Diagramm mit zugeordneten Eingangssignalen,
Fig. 9 und 10 ein Schaltbild einer anderen erfindungsgemäßen Treiberschaltung und ein Diagramm mit zugeordneten Eingangssignalen,

Fig. 11 und 12A/B ein Schaltbild und Eingangssignal-Diagramm zu einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 13 und 14 ein Schaltbild mit Eingangssignal-Diagramm zu einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte herkömmliche Dünnschicht-EL-Anzeigetafel besteht aus einem Glassubstrat 1 mit einer darauf gebildeten transparenten Elektrode 2 aus In₃O₃, SnO₂ o. dgl., einer ersten dielektrischen Schicht 3 aus Y₂°3' ^Ti02' ^A^2°3' ^Si3^N4' ^si02 o«dgl., einer aus ZnSrMn hergestellten EL-Dünnschicht 4,

einer zweiten dielektrischen Schicht 5 und einer aus Al bestehenden Gegenelektrode 6.

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I Sh<£i jo ■ ££' J 1 87Q-GER-A

Die erste dielektrische Schicht 3 ist mittels einer Spritztechnik oder durch Elektronenstrahlaufdampfung und die EL-Dünnschicht 4 durch Elektronenstrahlaufdampfung eines Source-Materials einer mit einer gegebenen Mn-Menge dotierten ZnS-Tablette hergestellt.

Zur Erregung sind die transparente Elektrode 2 und die Gegenelektrode 6 dieser herkömmlichen Dünnschicht-EL-Anzeigetafel mit einer WechselimpulsspannungsquelIe 7 verbunden, und auf diese Weise werden viele Elektronen so angeregt, daß sie ein Leitungsband bilden, dabei das Lumineszenz-Zentrum des Mn aktivieren und, wenn das so aktivierte Lumineszenz-Zentrum auf einen Grundzustand zurückgeführt wird, zur Entwicklung einer Gelblicht-Elektrolumineszenz anregen. Mit anderen Worten: Durch hohe Potentialenergie angeregte Elektronen aktivieren das an einem Zn-Platz befindliche Mn-Elektron im Lumineszenz-Zentrum der Elektrolumineszenz(EL)-Schicht 4. Bei der Rückführung des Mn-Elektrons in den Grundzustand entsteht die Gelb-Emission, die einen breiten Frequenzumfang und einen Spitzenwert bei etwa 0,585^ (5.850 A) hat. Bei Bedarf kann Mn auch durch ein Element wie F o.dgl. der seltenen Erden ersetzt werden, welches eine andere typische Lichtemission wie grün o.dgl. erbringt.

Eine derartige Dünnschicht-EL-Anzeigetafel verhält sich ähnlich

2 wie ein Kondensator mit einer Kapazität von z.B. etwa 6 nF/cm , wenn es eine größere Tafel ist. Die üblicherweise angelegte Treiberspannung ist sehr hoch, etwa 200V. Die zur Aktivierung der Elektrolumineszenz benötigte elektrische Leistung ist vernachlässigbar klein. Aber für das Aufladen und Wiederentladen einer derartigen einen Kondensator C bildenden Dünnschicht-EL-

3Q Anzeigetafel über einen Widerstand R auf eine Spannung V_Q wird bei dem herkömmlichen Erreger-Verfahren mit einer in

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Fig. 2 dargestellten herkömmlichen Treiberschaltung eine erhebliche Leistung benötigt.

Die Aufladung des Kondensators C über den Widerstand U erfolgt bei geschlossenem Schalte
nach folgender Gleichung:

bei geschlossenem Schalter Γ. und offenem Schalter S₂ in Fig. 2

^Ri ⁺ έ /^{idt = v}o ⁽¹⁾

umgestellt auf eine Ladung q:

Unter der Voraussetzung, daß q = 0 und t = 0 sind, gilt folgende Allgemeinlösung dieser Gleichung:

- -It
q = CV₀ (1 - e ^CR ) (3)

darf W-, und W„ für den Widerstand R und Kondensator C errechnet

Nach folgenden Gleichungen kann der elektrische Leistungsbedarf W_p
werden:

W_D = \ i² Rdt = i CV_n ² (1 - e " CR^U ) (5)

^R Jn

« ( Vidt = \ CV_n ² .(1 - e " CR ^t)² (6)

¹¹C )₀ "^" 2 "¹O

Für t —>O0 ergeben die Gleichungen (5) und (6) den Wert

_Wr = W_c = IcV₀ (7)

Wie der Gleichung (7) entnehmbar ist, wird jeweils eine Hälfte der Energie aus der Stromquelle vom Widerstand R sowie vom

3 Lo L JOiJ TER MEER - MÜLLER ■ STEINMEISTER -[ '; . ; &$£* .£;£' ^'· -| 870-GER-A

Kondensator C verbraucht. Bei Schalterstellungen S₁ = AUS und S₀ = EIN wird im Widerstand R die zuvor im Kondensator C gespeicherte Energie verbraucht, und bei dem herkömmlichen Verfahren wird zum Auf- und Entladen des Kondensators C bei der Spannung V_ die elektrische Gesamtenergie CV_n benötigt.

In die Eingänge IN₁ bis IN₄ der in Fig. 3 dargestellten herkömmlichen Treiberschaltung werden zur Durchschaltung des dem betreffenden Eingang IN ... zugeordneten Transistors Tr₁ ... Tr₄ zeitlich gestaffelt nach Fig. 4 Impulse einer Versorgungsspannung V_n zugeführt, damit die Treiberschaltung dem Dünnschicht-EL-Anzeigeelement 8 entsprechende sägezahnförmige Treiberimpulse zum Anregen der Elektrolumineszenz zuführt.

Abwechselnd werden einmal durch Impulsansteuerung der Eingänge IN₁ und IN₄ die Transistoren Tr₁ und Tr₄ durchgeschaltet, um das Element 8 durch von Tr₁ über 8 zu Tr₄ fließenden Strom aufzuladen, in der nächsten Periode durch Iinpulseingabe in Eingang IN₂ nur der Transistor Tr₂ auf leitend geschaltet und damit das EL-Hlement 8 entladen, dann durch Impulsabgebe an die Eingänge IN₂ und IN-, die Transistoren Tr₀ und Tr-, durchgeschaltet, um das Element 8 mit jetzt gegen zuvor entgegengesetzter Polarität durch von Tr₃ über 8 nach Pr₃ fließenden Strom aufzuladen, und in der nächsten Periode widder durch Impuls an Eingang IN₄ nur der Transistor Tr. durchgeschaltet und dabei das EL-Element 8 entladen. Das Element 8 wird dabei zur impulsgesteuerten Elek-

trolumineszenz angeregt.

Das auf Energieeinsparung ausgerichtete erfindungsgemäße Treiberverfahren wird zunächst in Verbindung mit dem Prinzipschaltbild in Fig. 5 erläutert. Ein hier als Kondensator C dargestelltes Dünnschicht-EL-Anzeiqeelement wird zuerst bei Schalter-Stellungen S₁ » AUS, S₃ = AUS und S₃ = EIN aus einer Stromquelle KV_n (wobei K = 0<K^<:1 ist) auf diese Spannung aufgeladen und

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER \ "; . ; Shar*p. K:*K.* r" 1870-GER-A

danach bei geänderten Schalterstellungen S₂ = AUS, S₃ = AUS und S.. = EIN auf eine höhere Spannung V„ aufgeladen, und zwar jeweils über einen Widerstand R. Diese schrittweise Aufladung wird als "Schritt-Treibermethode" bezeichnet. Der Entladevorgang von C erfolgt jeweils bei Schalterstellung S- .= EIN.

In Anlehnung an Gleichung (7) wird der Energie- bzw. Leistungsaufwand für den Widerstand R und Kondensator (Element) C so errechnet:

V = V ⁼ i^c<^KV² <⁸⁾

Unter den in Gleichung (2) gegebenen Voraussetzungen und mit q_Q = CKV_ bei t = 0 errechnet sich der Energiebedarf für R und C wie folgt:

η V₀ ^{2 (1} -^κ). \ _ t_ ri-(i-k)^e" ^CR ! dt

_w _ —y \ e CR

C R J₀

ml

Bei t->OO erhalten die Gleichungen (9) und (10) diese Form: W_n" = -C(I - K)²V_n ² (11)

w_c" = cd - K)V₀ ² - led - K)²V_n ² (12)

Aus den Gleichungen (8), (11) und (12) kann der Leistungsbedarf W_._o des Widerstands R und W_r,„ des Kondensators (Elements)

Kb ν O

C in der Aufladeperiode bei Anwendung der Schritt-Treibermethode wie folgt errechnet werden:

*J 4- W Cm \J W

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' · 'Shgyp; K.;R·.; -A 87Q-GER-A

- 10 -

^WRS ⁼ I^CK'V ⁺ l^cn - ^K)iV

^wcs ⁼

Der Widerstand R verbraucht die im Kondensator C gespeicherte Energie nach Gleichung (14) bei der Entladung. Eine Leistung Wg für das Auf- und Entladen des Kondensators C mit der Spannung V_ ergibt sich aus Gleichung (13) und (14) wie folgt:

^WS ^{= W}RS ^{+ W}CS ⁼ B^K-i>^{2 +}!J ^CV0

In Fig. 6 ist die Beziehung zwischen der Leistungsaufnahme W₀ nach Gleichung (15) und dem Parameter K durch eine unterbrochene Linie P₁ für die herkömmliche Treibermethode und durch eine Kurve P~ für die erfindungsgemäße Schritt-Treibermethode dargestellt, wie ersichtlich, kann erfindungsgemäß der Leistungsbedarf bei K = 1/2 auf etwa drei Viertel des herkömmlichen Wertes reduziert werden.

Dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung für ein Dünnschicht-EL-Anzeigeelement 8 werden die in Fig. 8 dargestellten Impulse ähnlich wie bei Fig. 4 an den Eingängen IN ' ... IN₄ ¹ zugeführt. Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Schritt-Treibermethode ist ein fünfter Eingang IN₅ vorgesehen. Der Anstieg des Treiberimpulses für das Element 8 erfolgt synchron mit dem Anstieg des Impulses am Eingang IN₅, der in zwei Schritten zugeführt wird. Die Entladung der im Element 8 gespeicherten Ladung erfolgt, ähnlich wie beim Stand der Technik, durch Impulseingabe an Eingang IN-' bzw. IN/ .

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11 -

Die wechselnde Erregung des Elements 8 erfolgt bei abwechselnder Durchschaltung der Transistorpaare Tr₁ + Tr₄ oder Tr „ + Tr^. Im Anstiegsverlauf des dem Element 8 zugeführten positiven/negativen Impulses wird der fünfte Transistor Tr,- durchgeschaltet, um die Sägezahn- und Schritt-Treibermethode unter gegenseitiger überlagerung durchzuführen.

Für die Schritt-Treibermethode wird außer der auch früher (Fig.2) üblichen Stromquelle V_Q eine zweite Stromquelle KV _Q gebraucht. Wenn die Spannung an beiden Eingängen des Kondensators C den Wert KV₀ erreicht, ist der Schalter S₁ in Fig. 5 = AUS. Bei Zustand EIN des Schalters S₁ wird der Kondensator C auf die Spannung von V- aufgeladen, die Signalzuführung an den Kondensator C erfolgt so schrittweise.

Die Summe des Leistungsbedarfs von Widerstand R und Kondensator C in der Ladeperiode beträgt nach Gleichung (7) für den angenommenen Fall, daß K den Wert j hat, = ö-V«. Analog zu Gleichung (3) ergibt

q = C(-lv₀) = CV₀(I - e ^CP ) (16)

Gleichung (16) in Gleichungen (5) und (6) eingesetzt ergibt W_R = |cv₀ ² (17)

^WC ⁼ ^V ⁽¹⁸⁾

Durch Einsetzen von -~ für K in Gleichung (11 und (12) ergeben entsprechende Leistungen W ' und W ' (V₀/2 zu Vq):

und W (V₀

V =

J Z O L OÖ a

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- 12 -

v ⁼ I⁰V ⁽²⁰⁾

Die Summe der Werte aus den Gleichungen (17) bis (20) ergibt CV_Q ² und somit eine gegenüber der herkömmlichen Treibermethode nach Fig. 2 durch Anwendung des erfindungsgemäßen Treiberverfahrens erreichte Leistungsbedarf-Senkung.

Die bei dem Ausführungsbeispiel verwendete externe Stromquelle hat eine Spannung von ^V- (weil K = r für KV- ist). Wenn durch Impulszuführung an den Eingängen INA und IND die Transistoren Tr. und Tr₀ durchgeschaltet sind, erhält das Dünnschicht-EL-Anzeigeelement 8 die Spannung 1/2V , und sobald ein fünfter Transistor Tr„ durch Anlegen eines Impulses an dessen Eingang INE durchgeschaltet ist, mittels einer einen Koppelkondensator C_n umfassenden Spannungsverdopplerstufe eine Spannung V_Q zugeführt. Zur Erzeugung des Lumineszenz-Effekts erhält das EL-Element somit in zwei Schritten die Spannungen 1/2 V„ und V_fi.

Durch einen Impuls an einem Eingang INB wird ein Transistor Tr₁, durchgeschaltet, um das Element 8 zu entladen, und durch Anlegen eines Impulses an einen Eingang INF wird ein sechster Transistor Tr_p leitend und dadurch der Kondensator C_Q an Masse gelegt. Dann wird das Element 8 durch Impulszuführung an Eingängen INB und INC über damit durchgeschaltete Transistoren Tr_ß und Tr_c mit entgegengesetzter Polarität auf die Spannung 1/2 V_Q, und im darauffolgenden zweiten Schritt durch einen Impuls am Eingang INE über den damit leitend gewordenen Transistor Tr_ß auf die mittels des Kondensators C auf den Wert V_Q angehobene Spannung _0 der Stromquelle aufgeladen. Diese Impulszuführung mit entgegengesetzter Polarität veranlaßt das EL-Element 8 zur Lichtemission durch Elektrolumineszenz.

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- 13 -

Danach wird der Transistor Tr durch einen Impuls an IND durchgeschaltet, um das Element 8 wieder zu entladen, und durch einen Impuls an INP der Transistor Tr„ durchgeschaltet, um den Kondensator C_n an Masse zu legen. Unter laufender Wiederholung dieser Ansteuerungsfolge wird das EL-Element 8 aus einer einheitlichen Stromquelle durch überlagerung einer Sägezahnimpuls-Treibermethode mit der Schritt-Treibermethode aktiviert.

Das in Fig. 11 dargestellte nächste Ausführungsbeispiel ist eine erfindungsgemäße Treiberschaltung mit einem N-kanaligen MOS-IC-Element; die darin auftretenden Signale sind in Pig. 12A und B dargestellt. Eine Dünnschicht-EL-Anzeigetafel 10 in Fig. enthält Datenelektroden X1 bis Xm (X-P.ichtung) und Abtastelektroden Y1 bis Yn (Y-Pichtung) in Form einer Matrix, an deren Kreuzungspunkten eine Vielzahl von Bildelementen E(ij), .

E(ij + 1) ... gebildet werden.

Die Datenelektroden X1 ... Xm sind, zum Schutz von Datenleitunqen vor Gegenspannungen durch Transistoren SD ..., über je eine zugeordnete Diode 31a ... 31m einer Diodenschaltung 30 an eine gemeinsame Ausgangsleitung Ά einer Ladeschaltunq 20 zur Erzeugung einer Vor-Ladungsspannung durch zwei Transistoren 21, 22 bei Zugang eines Signals S₁ angeschlossen. Ferner ist jede Datenelektrode X1 ... Xm zur Durchführung von Entladevorgängen bei nicht-gewählten Bildelementen über je einen zugeordneten N-Kanal-MOS-Transistor SD1 ... SDm eines bei der Zuführung von Feld-Auffrischimpulsen auch als Ladeschaltung arbeitenden datenseitigen Schaltkreises 40 mit einer Masseleitung verbindbar.

Jede der Abtastelektroden Y1 ... Yn ist über je einen zugeordneten N-Kanal-MOS-Transistor SS1 ... SSn eines abtastseitigen Schaltkreises 50 zum Zuführen von Schreibspannungen an gewählte Bildelemente bei Schreibbetrieb mit einer Masseleitung ver-

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bindbar. Ferner sind die ungeradzahligen Y-Elektroden jeweils mit der Anode einer kathodenseitig an eine gemeinsame Leitung B angeschlossenen Diode einer Diodenschaltung 60 und die geradzahligen Y-Elektroden jeweils mit der Anode einer kathodenseitig an eine gemeinsame Leitung C angeschlossenen Diode einer Diodenschaltung 70 verbunden; diese ßiodenschaltungen 60 und 70 isolieren und schützen die Abtastschaltung vor Gegenspannungen von Schalterelementen.

Eine Transistoren 81 und 82 enthaltende Schaltung 80 dient der Versorgung der gemeinsamen Leitungen B und C mit einer erhöhten Spannung bei Zugang eines Signals S„. Ferner erhalten die gemeinsamen Leitungen C von einem Transistor 91 einer Schaltung 90 bei Zugang eines Signals S , und die Leitung B von einem Transistor 101 einer Schaltung 100 bei Zugang eines Signals S. jeweils Schreibimpulse und Feldauffrischimpulse.

Eine Schaltung 110 zum Zuführen einer Vor-Ladespannung und einer angehobenen Ladespannung bei der Schritt-Treibermethode ist über eine Leitung D an die Schaltungen 20 und 80 angeschlossen und hebt bei Zugang eines Signals S₁. über einen dadurch angesteuerten Transistor 111 in Verbindung mit einem Koppelkondensator eine Spannung auf der Leitung von 1/4 VM auf 1/2 VM ΛΠ. Bei Zugang von Signal S_fi ist Transistor 111 offen und statt dessen lädt ein Transistor 112 einen Kondensator 113. Eine an die Schaltungen 90 und 100 angeschlossene Schaltung 120 zur Erzeugung der Schreibimpulse und Feld-Auffrischimpulse hebt die · Spannung auf Leitung E von 1/2 Vj(= 1/2VR) auf V (= V) durch einen Transistor 121 mit Kondensatorkopplung bei Zugang eines Siqnals S_ an. Durch ein Signal S„ wird bei abgeschaltetem Transistor 121 durch einen Transistor 122 ein Kondensator 123 aufgeladen.

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- 15

Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig. 11 und 12) ist, wenn V , eine Eraissions-Startspannung und V die Spannung für die größte Helligkeit der Elektrolu-

1 mineszenz sind, eine Schreibbetrlobsspannung V_w = 5^^vtl· ^{+ V}0^ gewählt. Zur Vereinfachung der Stromversorgung ist eine Feld-Auffrischspannung V = V_w gewählt.

In einer ersten Periode T₁ (Fig. 12A) = Vor-Aufladeperiode werden alle Schaltelemente SS1 ... SSn der Schaltung 50 durch Zuführen von Η-Signalen an ihren Gates durchgeschaltet und damit alle Y-Elektroden an Masse gelegt. An den Bildelementen, an denen die Y-Elektroden eine höhere Spannung führen als die X-Elektroden, werden die Ladungen über die Diode 23, die Diodenschaltung 30 und den Schaltkreis 50 entladen; zu dieser Zeit sind alle MOS-Transistoren des datenseitigen Schaltkreises 40 gesperrt. Durch das Signal S sind die Transistoren 21, 22 der Schaltung 20 durchgeschaltet, um die Leituncj A der Diodenschaltung 30 an eine Spannung 7 VM zu legen. Wenn alle Bildelemente auf diese Spannung aufgeladen sind, wird durch das Signal S₁. der Transistor 111 von Schaltung 110 durchgeschaltet,

1
um durch überhöhung der Spannung j VM durch den Kondensator

1 113 die Spannung auf der Leitung D auf den Wert ^ VM anzuheben, während Transistor 112 gesperrt ist. Die Spannung VM = V_Q - V^. Darin ist mit V.. eine zur Emissionseinleitung notwendige Startspannung und mit V₀ die Spannung, bei der die Elektrolumineszenz die größte Helligkeit ergibt, bezeichnet.

In der zweiten Periode T„, in der Entladevorgänge durchgeführt und die abtastseitige Ladespannung angehoben werden, sind alle MOS-Transistoren SS1 ... SSn der Schaltung 50 gesperrt und nur wenige zu den nicht-gewählten Bildementen gehörende datenseitige MOS-Transistoren durchgeschaltet; die übrigen (in der Zahl größeren) datenseitigen MOS-Transistoren sind gleichfalls ge-

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sperrt. Nach Entladung der nicht-gewählten Bildelemente wird der Transistor 81 durch das Signal S„ durchgeschaltet, damit die Schaltung 80 an den Schaltkreis 50, die Leitungen B und C und damit alle abtastseitigen Y-Elektroden auf die Spannung 4 ^VM anhebt. Wenn durch das Signal S₅ der Transistor 111 durchgeschaltet wird, dann wird durch Überhöhung der Spannung 7 VM durch den Kondensator 113 die Spannung auf Leitung D auf 2 VM angehoben. Diese Spannung steht an den Abtast-Elektroden aller Bildelemente zur Verfügung.

In der dritten Periode T₃ zur Durchführung einer Schreiboperation soll (als Beispiel) das Bildelement E(ij) in Fig. 11 geschrieben werden. Durch das Signal S₄ wird über den Transistor 101 der Schaltung 100 die Spannung der zu allen Bildpunkten führenden Leitung B auf -z VW angehoben, aber auf der Abtastseite wird nur der MOS-Transistor SS. für dieses Bildelement R(ij) leitend, alle übrigen bleiben gesperrt, so daß bei Zugang des Signals S_ der Transistor 121 leitend wird und über den Kondensator 123 durch überhöhung um 5 VW die Spannung auf den Leitungen E und C auf den Wert VW anhebt. Diese Anhebung auf VW = |(V_th + V₀) aktiviert bei der Schreiboperation alle übrigen, jedoch nicht die gewählte Abtastelektrode Yj.

Die unterschiedlichen Bildelement-Spannungen sind in Fig. 12B dargestellt. Auf Emission geschaltete Bildelemente - hier als Beispiel E(ij) und E(ij+1) - erhalten die Spannung VW + = VM, gesperrte Bildelemente die Spannung VW - ■= VM, und Bildelemente

1 einer nicht-gewählten Abtastelektrode die Spannung + 5 VM.

1 ~"

Dabei ist zu beachten, daß der Wert 5 VW nicht zur Erzeugung von Lichtemission ausreicht, da er kleiner als die Emissions-Startspannung V . ist. Nach der zeilensequentiellen Abtastung aller Abtastzeilen erfolgt (nachstehend) eine Feldauffrischung.

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- 17 -

In der Feldauffrischperiode τ _ (= vierter Schritt) übertragen die durch Signal S, bzw. S. durchgeschalteten Transistoren 91

11 und 101 auf die Leitungen B und C eine Spannung ^VR (=^VM), alle abtastseitigen MOS-Transistoren von Schaltkreis 50 sind gesperrt und alle datenseitigen MOS-Transistoren von Schaltkreis 40 leiten. Sobald der Transistor 121 in Schaltung 120 durch das Signal S_ leitend ist, hswirkt der Kondensator 123 auf den Leitungen E,

11 B und C eine Spannungsanhebung um ^VR (^VM) auf den Wert VR; diese Spannung gelangt an alle Bildelemente.

In der Feldauffrischperiode T _f erhält die Dünnschicht-EL-Anzeigetafel 10 Feldauffrischimpulse mit gegenüber dem Normalbetrieb entgegengesetzter Polarität, siehe Fig. 12B, und damit ist die Zuführung der Wechselsignale für ein Feld (einen Rahmen) abgeschlossen.

Die zugeführten Feldauffrischimpulse werden bei den Bildelementen/ an denen beim Schreibbetrieb eine Elektrolumineszenz-Emission stattgefunden hat, mit einer davon abhängigen Polarisationsspannung überhöht, so daß eine Emission nur an zuvor aktivierten Bildelementen stattfindet.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Feldauffrischimpulsspannung VR der Schreibspannung V gleich und ferner die Vor-Aufladespannung V der Ladungsanhebungsspannung V_ßS gleich. Das ergibt eine einfachere Gesamtschaltung. Die exakten Spannungswerte sind im Rahmen der Erfindung frei wählbar.

Bei dem in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden während der Ladeperiode die Transistoren 12, 15, 14 und 13 durch entsprechende Impulseingabe in die Eingänge IN ' bis IN ' gemäß Fig. 14 (ähnlich Fig. 4) angesteuert, und das Dünnschicht-EL-Anzeigeelement 10 erhält im ersten Schritt die

ό ζ ό ζ ό» a

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Soannung xV-.. Synchron mit dem Impuls am Eingang IN₁. erfolgt im zweiten Schritt die Anhebung der Element-Spannung auf V-.

In der Entladeperiode wird der zuVaaneben eine Diode 21A oder 19, das EL-Flement 10, eine Diode 18 oder 2OA und einen Kondensator 11 umfassenden Entladeschaltung gehörende Transistor 16 durch ein Signal durchgeschaltet und läßt einen Entladestrom fließen, bis der Kondensator 11 durch Rückfluß vom Element 10 die gleiche Spannung wie dieses EL-Element 10 führt. Die Ladung des Kondensators 11 wird zur Ausbildung einer Spannung V_Q mit umgekehrter Polarität ausgenutzt. Zum Schluß der Impulszuführung wird, während der Transistor 13 oder 15 über IN₃ ¹ bzw. IN₄ ¹ durchgeschaltet ist, das EL-Anzeigeelement 10 auf Spannungspotential Null entladen. Durch die Speicherung eines Teils der bei der Entladung freigesetzten elektrischen Energie wird eine wesent]ich verminderte Leistungsaufnahme der gesamten EL-Anzeigetafel ermöglicht.

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Claims

TER MEER-MULLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister DIpI-In0. F. E. Müller Artur-Ladebeck-Strasse 51 Triftstrasse 4, D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 Case: 1870-GER-A Mü/Gdt/b 31. August 1982 SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka 545, Japan Verfahren und Treiberschaltung zum Erregen von Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Anzeigetafeln Prioritäten: 31. August 1981, Japan, Ser.Nos. 56-137929 und 56-137930 30. September 1981, Japan, Ser.Nos. 56-157145 und 56-157148 PATENTANSPRÜCHE

1.) Verfahren zum Erregen einer Dünnschicht-Elektrolumineszenz (EL) Anzeigetafel, deren EL-Elemente einem Kondensator ähnliche elektrische Eigenschaften aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß El-Elemente der Anzeigetafel in aufeinanderfolgenden Schritten

- auf eine Spannung mit einem Wert KV_Q, worin V_Q eine zur Elektrolumineszenz-Emissionsanregung notwendige Spannung und K eine in den Bereich 0^K-Ci fallende Konstante sind aufgeladen werden und

- danach eine höhere Spannung V_Q zugeführt erhalten.

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—· 2 —

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

- die schrittweise Aufladung auf die Spannung KV-. und die höhere Spannung V₀ bei ausgewählten Bildelementen erfolgt und

- danach sämtlichen Bildelementen der EL-Anzeigetafel Auffrischimpulse mit einer gegenüber Schreibimpulsen entgegengesetzten Polarität zugeführt werden, so daß die ausgewählten Bildelemente zur Elektrolumineszenz-Emission angeregt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibimpulse und die Auffrischimpulse schrittweise begrenzte Signale sind.

4. Treiberschaltung zum Erregen einer Dünnschicht-Elektrolumineszenz(EL)-Anzeigetafel mit einem Kondensator ähnliche elektrische Eigenschaften aufweisenden EL-Elementen, insbesondere zur Durchführung des Erregerverfahrens nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

- Schaltungselemente (z.B. Fig. 11) zum Aufladen der EL-Anzeigetafel (10) auf eine Spannung mit einem Wert KV_n)

bei der V_n eine für die Elektrolumineszenz-Emission erforderliche Spannung und K eine in dem Bereich 0-ί κ < 1 liegende Konstante sind ,und

- Schaltungselemente zum Erzeugen und Zuführen einer höheren Spannung V_Q an die EL-Anzeigetafel vorhanden sind und

- die Schaltungselemente durch zeitlich gesteuertes Zuführen von Treiberimpulsen so angesteuert werden, daß die EL-Anzeigetafel (8; 10) schrittweise erregt wird.

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5. Treiberschaltung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch

- eine Stromversorgungseinrichtung zum Zuführen der Spannung KV_Q an die EL-Anzeigetafel (8; 10) und

- Schaltungselemente (z.B. 113 ...) zum Erhöhen der Spannung KV» auf eine höhere Spannung (z.B. V_Q) in einem zweiten Schritt.

6. Treiberschaltung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, datt zu den Spannungserhöhenden Schaltungselementen ein als Schalter wirksames Element (z.B. 112) gehört.

7. Treiberschaltung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß das schaltend wirksame Element ein Transistor ist.

8. Treiberschaltung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Entladeschaltung (z.B. 10,11,16,19, 2OA in Fig. 13) zum Speichern von durch Entladung der erhöhten Spannung freigesetzten Ladungsanteilen.

9. Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch Schaltungselemente zur Erzeugung von schrittweise aufeinanderfolgenden Signalen.