DE3619366C2

DE3619366C2 -

Info

Publication number: DE3619366C2
Application number: DE3619366A
Authority: DE
Inventors: Yosihide Fujioka; Toshihiro Ohba; Yoshiharu Nara Jp Kanatani; Hisashi Wakayama Jp Uede
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-06-10
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1989-08-24
Also published as: GB8614090D0; GB2177532A; US5006838A; GB2177532B; JPH0634151B2; DE3619366A1; JPS61282895A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Treiberschaltung für eine Dünnfilm-Elektrolumineszenz-Anzeigeeinrichtung, z. B. für eine wechselstrombetriebene kapazitive flache und matrixförmig ausgebildete EL-Anzeigeeinrichtung, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art. Eine derartige Treiberschaltung ist bereits der DE 35 18 596 A1 zu entnehmen.

Im folgenden wird anhand der Fig. 10 der Aufbau einer Dünnfilm- bzw. Dünnschicht-EL-Anzeigeeinrichtung vom Doppelisolations- Typ (dreigeschichtet) näher beschrieben.

Streifenförmig ausgebildete transparente Elektroden 2 aus In₂O₃ liegen parallel zueinander auf einem Glassubstrat 1. Um eine Dreischichtstruktur zu erhalten, werden mit Hilfe von Dünnfilmverfahren, beispielsweise Aufdampfung im Vakuum oder Sputtern, auf den transparenten Elektroden 2 der Reihe nach übereinanderliegend eine dielektrische Schicht 3 aus Y₂O₃, Si₃N₄, TiO₂ oder Al₂O₃, eine Elektrolumineszenz- bzw. EL-Schicht 4 aus ZnS, die mit einem Aktivator aus z. B. Mn dotiert ist, und eine weitere dielektrische Schicht 3′ aus Y₂O₃, Si₃N₄, TiO₂ oder Al₂O₃ aufgebracht, und zwar jeweils mit einer Dicke zwischen 50 und 1000 nm. Im Anschluß daran werden auf der freiliegenden oberen Schicht 3′ streifenförmige Gegenelektroden 5 aus Al₂O₃ angeordnet, die ebenfalls parallel zueinander und unter einem rechten Winkel zu den transparenten Elektroden 2 verlaufen.

Das Ersatzschaltbild des auf diese Weise erhaltenen Dünnfilm- EL-Elements ist ein kapazitives Element, da die EL- Schicht 4, die zwischen den beiden dielektrischen Schichten 3 und 3′ liegt, zwischen den Elektroden angeordnet ist. Wie anhand der in Fig. 11 dargestellten Beziehung zwischen der relativen Helligkeit und der angelegten Spannung zu erkennen ist, wird das Dünnfilm-EL-Element bei einer relativ hohen Spannung von etwa 200 V betrieben.

Üblicherweise wird eine Dünnfilm-EL-Anzeigeeinrichtung mit einem derartigen Aufbau durch eine Feldumkehr-Treibereinheit angesteuert, die mit einem N-Kanal-MOS-Treiber und mit einem P-Kanal-MOS-Treiber als Schaltungen zur Ansteuerung der Abtastelektroden ausgestattet ist, und durch die die Polarität für jedes Feld bzw. für jede aufeinanderfolgende Zeile eines Feldes umgekehrt wird.

Durch die genannten DE 35 18 596 A1 wurde bereits eine Treiberschaltung vorgeschlagen, die hoch widerstandsfähige N-Kanal-MOS-Treiber und hoch widerstandsfähige P-Kanal- MOS-Treiber zur Feldumkehrsteuerung der Abtastelektroden enthält, und durch die die Polarität der an ein Bildelement angelegten Schreibwellenform für jede Abtastzeile umgekehrt wird, um auf diese Weise die durch Polaritätsumkehr der an die Einrichtung angelegten Spannung auftretenden Helligkeits- bzw. Intensitätsschwankungen zu vermeiden und somit das Flimmern im Bild zu minimieren.

Bei der vorgeschlagenen Treiberschaltung liegen innerhalb der Abtastperiode für eine Abtastzeile drei verschiedene Treiberperioden, nämlich eine Vorladeperiode von etwa 10 µs Dauer, eine Entlade-/Hochziehlade-Periode von etwa 10 µs Dauer und eine Schreibsteuerperiode von etwa 30 µs Dauer. Das bedeutet, daß wenigstens 50 µm erforderlich sind, um eine hinreichend hohe Helligkeit in einer Abtastzeile zu erzeugen. Demzufolge ist es notwendig, eine um so kleinere Bild- bzw. Bildrahmenfrequenz zu verwenden, je größer die Anzahl der Abtastelektroden ist. Dies führt jedoch dazu, daß sich die Bildqualität aufgrund von Flimmererscheinungen und geringerer Helligkeit wieder veschlechtert.

Hinzu kommt, daß bei der vorgeschlagenen Treiberschaltung die aufgeladenen Elektroden entladen werden, so daß das Potential der Elektroden in der umgekehrten Richtung hochgezogen wird. Bei dieser Treibermethode wird somit infolge der Modulation eine relativ hohe Leistung verbraucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Treiberschaltung für eine Dünnfilm-EL-Anzeigeeinrichtung zu schaffen, die eine verkleinerte Abtastperiode für eine Abtastzeile und einen geringeren Leistungsverbrauch bei der Modulation aufweist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Die Treiberschaltung nach der Erfindung für eine Dünnfilm- Elektrolumineszenz-Anzeigeeinrichtung, die eine zwischen Abtastelektroden und rechtwinklig zu diesen verlaufenden Datenelektroden angeordnete EL-Schicht aufweist, enthält

- eine erste, mit allen Abtastelektroden verbundene Umschalteinrichtung sowie eine zweite, mit allen Abtastelektroden verbundene Umschalteinrichtung zur abwechselnden und wiederholten Erzeugung eines ersten Halbbildes (NP-Halbbild), bei dem eine Spannung mit negativer Polarität gegenüber einer Spannung an den Datenelektroden an die Abtastelektrode einer ungeradzahligen Zeile und eine Spannung mit positiver Polarität gegenüber der Spannung an den Datenelektroden an die Abtastelektrode einer geradzahligen Zeile zur sequentiellen Ansteuerung anlegbar ist, sowie eines zweiten Halbbildes (PN-Halbbild), bei dem eine Spannung mit positiver Polarität gegenüber der Spannung an den Datenelektroden an die Abtastelektrode einer ungeradzahligen Zeile und eine Spannung mit negativer Polarität gegenüber der Spannung an den Datenelektroden an die Abtastelektrode einer geradzahligen Zeile zur zeilensequentiellen Ansteuerung anlegbar ist,
- eine mit allen Datenelektroden verbundene dritte Umschalteinrichtung zur Aufladung der Datenelektroden auf eine positive Ladespannung (VM), und
- eine mit allen Datenelektroden verbundene vierte Umschalteinrichtung, die elektrisch in Reihe mit der dritten Umschalteinrichtung liegt und durch die die Datenelektroden auf eine Spannung von 0 Volt legbar sind.

Diese Treiberschaltung zeichnet sich dadurch aus, daß bei jeder Zeilenabtastung lediglich eine Modulationsphase und eine Schreibphase durchlaufen wird, wobei während der Modulationsphase an allen Abtastelektroden die Hälfte der Ladespannung (½ VM) und an den Datenelektroden die Ladespannung (VM) oder 0 Volt anliegen, und wobei während der Schreibphase bei negativer Spannung an einer Abtastelektrode die positive Ladespannung (VM) an einer Datenelektrode und bei positiver Spannung an einer Abtastelektrode die Spannung 0 Volt an der Datenelektrode liegen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Diode mit zur Laderichtung entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel zur dritten Umschalteinrichtung geschaltet, während eine Diode mit zur Entladerichtung entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel zur vierten Umschalteinrichtung liegt.

Grundsätzlich ist es bereits aus der EP 1 01 702 B1 und aus Proc. SPIE, Band 386, 1983, Seiten 45 bis 48, insbesondere Fig. 7, bekannt, daß eine abtastseitige Anschaltung positiver und negativer Potentiale von außen her durchgeführt wird.

Ferner ist es aus der DE-OS 32 32 389 bekannt, statt einer dreiphasigen eine zweiphasige Ansteuerung mit der Möglichkeit der Leistungsverringerung vorzunehmen.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 ein elektrisches Schaltdiagramm einer mit einer Dünnfilm-EL-Anzeigeeinrichtung verbundenen Treiberschaltung,

Fig. 2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung,

Fig. 3(a), 3(b) und 3(c) weitere Darstellungen zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten logischen Schaltung,

Fig. 4(a) und 4(b) Tabellen zur Erläuterung der Betriebsweise von MOS ICs in der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine weitere Tabelle zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung,

Fig. 6 bis 9 Ersatzschaltbilder zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer teilweise im Schnitt dargestellten Dünnfilm-EL-Anzeigeeinrichtung, und

Fig. 11 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Abhängigkeit der relativen Helligkeit der in Fig. 10 dargestellten Dünnfilm-EL-Anzeigeeinrichtung in Abhängigkeit von der angelegten Spannung.

Die Fig. 1 zeigt ein elektrisches Schaltdiagramm einer Treiberschaltung, die mit einer Dünnfilm-Elektrolumineszenz- Anzeigeeinrichtung verbunden ist. Bei der Dünnfilm- bzw. Dünnschicht-EL-Anzeigeeinrichtung 10 mit einer Schwellenspannung von VW (=190 V) für Lichtemission (Emissionsschwellenspannung) sind die Datenelektroden in X-Richtung und die Abtastelektroden in Y-Richtung angeordnet. Mit den ungeradzahligen bzw. geradzahligen Abtastelektroden sind abtastseitige hoch widerstandsfähige N-Kanal-MOS ICs 20 und 30 jeweils verbunden. Die MOS ICs 20 und 30 enthalten jeweils logische Schaltungen 21 und 31, beispielsweise Schieberegister. Die ungeradzahligen und die geradzahligen Abtastelektroden sind weiterhin jeweils mit abtastseitigen hoch widerstandsfähigen P-Kanal-MOS ICs 40 und 50 verbunden. Auch diese MOS ICs 40 und 50 enthalten jeweils eine logische Schaltung 41 bzw. 51, beispielsweise ein Schieberegister.

Mit den Datenelektroden ist eine Treiberschaltung 200 verbunden (integrierte Schaltung). Die Treiberschaltung 200 enthält Transistoren UT₁ bis UT _i mit einer Hochziefunktion, von denen jeweils ein Ende mit einer Spannungsquelle verbunden ist, die eine Spannung VM (=60 V) liefert, Transistoren DT₁ bis DT _i mit einer Herabziehfunktion, von denen jeweils ein Ende geerdet ist, sowie Dioden UD₁ bis UD _i und DD₁ bis DD _I zur Lieferung eines Stroms in einer zu den Strömen der Transistoren UT₁ bis UT _i und DT₁ bis DT _i jeweils entgegengesetzten Richtung. Diese Komponenten in der Treiberschaltung 200 werden durch eine logische Schaltung 201 gesteuert, beispielsweise durch ein Schieberegister, das ebenfalls in der Treiberschaltung 200 vorhanden sein kann.

Mit den abtastseitigen hoch widerstandsfähigen P-Kanal-MOS ICs 40 und 50 ist eine Schaltung 300 zur Auswahl bzw. Einstellung eines Source-Potentials verbunden. Mit Hilfe eines Schalters SW 1, der durch ein Signal PSC angesteuert werden kann, wird entweder ein Potential von 200 V (=VW + ½ VM) oder ein Potential von 30 V (½ VM) erzeugt.

Mit den abtastseitigen hoch widerstandsfähigen N-Kanal-MOS ICs 20 und 30 ist eine weitere Schaltung 400 zur Auswahl bzw. Einstellung eines Source-Potentials verbunden. Mit dieser Schaltung 400 kann über einen Schalter SW 2, der durch ein Signal NSC ansteuerbar ist, ein Potential von -160 V (=-VW + ½ VM) oder ein Potential von 30 V (½ VM) erzeugt werden.

Eine Datenumkehr-Steuerschaltung ist mit 500 bezeichnet, und mit der Treiberschaltung 200 bzw. der logischen Schaltung 201 verbunden.

Die Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das in Fig. 2 gezeigte Signaldiagramm näher beschrieben.

Im folgenden wird angenommen, daß die Abtastelektroden Y₁ und Y₂, die jeweils ein Bildelement A bzw. B enthalten, durch zeilensequentielle Ansteuerung ausgewählt worden sind. Bei dieser Treiberschaltung kehrt sich die Polarität der an die Bildelemente angelegten Spannung von Zeile zu Zeile um. Die Zeit zum Anlegen eines negativen Schreibpulses an das Bildelement in einer ausgewählten Elektrodenzeile durch Einschalten des Transistors im N-Kanal-MOS IC 20 oder 30, der mit der ausgewählten Abtastelektrodenzeile verbunden ist, wird im folgenden als N-Kanal-Treiberzeit bezeichnet. Dagegen wird die Zeit zum Anlegen eines positiven Schreibpulses an das Bildelement in einer ausgewählten Elektrodenzeile durch Einschalten des Transistors im P-Kanal-MOS IC 40 oder 50, der mit der ausgewählten Abtastelektrodenzeile verbunden ist, als P-Kanal-Treiberzeit bezeichnet.

Ein Feld bzw. Halbbild, bei dem eine N-Kanal-Steuerung für ungeradzahlige Abtastelektroden und eine P-Kanal-Steuerung für geradzahlige Zeilen bzw. Abtastelektroden durchgeführt wird, soll im folgenden als NP-Halbbild bezeichnet werden. Dagegen wird ein Feld bzw. Halbbild, bei dem eine P-Kanal- Steuerung für Abtastelektroden auf ungeradzahligen Zeilen und eine N-Kanal-Steuerung für Abtastelektroden auf geradzahligen Zeilen durchgeführt wird, als PN-Halbbild bezeichnet.

Entsprechend der Fig. 2 ist ein Horizontalsynchronisationssignal mit H bezeichnet, bei dem Daten während der hochliegenden Perioden wirksam sind. Ein Vertikalsynchronisationssignal ist mit V bezeichnet. Die Steuerung für ein Halbbid beginnt mit der ansteigenden Flanke des Vertikalsynchronisationssignals V. Ein Datenhaltesignal DLS wird jedesmal dann ausgegeben, wenn Daten fü eine Zeile übertragen worden sind. DCK ist ein Datenübertragungstakt auf der Datenseite. Dagegen ist mit RVC ein Datenumkehrsignal bezeichnet, welches auf hohem Pegel während der Datenübertragungsperiode derjenigen Elektrodenzeilen liegt, für die eine P-Kanal-Steuerung durchgeführt wird. Durch das Datenumkehrsignal RVC werden alle Daten während der hochliegenden Periode umgekehrt bzw. invertiert. Das Signal DATA ist ein Anzeigesignal. D₁ bis D _i sind Daten, die zu den Transistoren der datenseitigen Elektrodentreiberschaltung 200 geführt werden. Andere Signale sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Grundsätzlich werden die datenseitigen Elektroden bzw. Datenelektroden durch Umschaltung der an die Datenelektroden angelegten Spannung zwischen VM (=60 V) und 0 V mit Zyklen von einer Horizontalperiode und in Übereinstimmung mit den Bilddaten angesteuert (H: Lumineszenz bzw. Helligkeit, L: Keine Lumineszenz bzw. Dunkelheit).

Der zeitliche Verlauf bei der Spannungsumschaltung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3(a) näher beschrieben, die den inneren Aufbau der logischen Schaltung 201 zeigt. Während eine bestimmte datenseitige Elektrodenzeile angesteuert wird, werden Ausgangssignale eines EXCLUSIV- ODER-Gatters 500 (Fig. 1), das im Signalweg der Bilddaten liegt (H: Lumineszenz bzw. Helligkeit, L: Keine Lumineszenz bzw. Dunkelheit), für die nachfolgende Zeile und das Signal RVC aufeinanderfolgend in ein Schieberegister 2011 mit einer Speicherkapazität für eine Zeile eingeschrieben. Nach Beendigung der Datenübertragung für eine Zeile werden die vom EXCLUSIV-ODER-Gatter 500 erhaltenen Signale DATA + RVC, die sich im Schieberegister 2011 befinden, aufgrund des Signals DLS in eine Halteschaltung 2012 übertragen und dort so lange gespeichert, bis die gegenwärtige Ansteuerung beendet ist. Durch die Ausgangssignale der Halteschaltung 2012 werden die Transistoren UT₁ bis UT _i und DT₁ bis DT _I gesteuert. Es erfolgt demnach eine Umschaltung der an die datenseitigen Elektroden angelegten Spannung mit einem Zyklus von einer Horizontalperiode für das Signal DLS.

Das Signal RVC liegt auf hohem Signalpegel während der Daten übertragungsperiode für eine Zeile, für die eine P-Kanal- Steuerung durchgeführt wird. Während dieser Periode kehrt das Signal Daten um, wie nachfolgend erläutert.

Während der P-Kanal-Steuerung, die noch genauer beschrieben wird, wird ein Transistor der hochwiderstandsfähigen P-Kanal-MOS ICs 40 oder 50 eingeschaltet, um die Spannung für die ausgewählte Abtastelektrodenzeile auf den Wert (VW + ½VM) (=220 V) hochzuziehen, und um die Spannung für die ausgewählte datenseitige Elektrodenzeile auf 0 V herabzusetzen, so daß eine Spannung von (VW + ½VM) am Bildelement anliegt und dieses Licht emittiert bzw. hel aufleuchtet. Die Spannung für die nicht ausgewählten datenseitigen Elektrodenzeilen bleibt währenddessen auf VM (=60 V), so daß eine Spannung von (VW + ½VM) -VM = 160 V an den Bildelementen liegt. Da dieser Spannungswert unterhalb der Schwelle für Lichtemission liegt, bleiben diese Bildelemente dunkel. Um die P-Kanal-Steuerung durchzuführen, wird der Transistor UT _n, der mit der ausgewählten datenseitigen Elektrodenzeile N verbunden ist, ausgeschaltet, während der Transistor DT _n eingeschaltet wird. Für die nicht ausgewählte Elektrodenzeile M wird der Transistor UT _m eingeschaltet, während der Transistor DT _m ausgeschaltet wird. Mit anderen Worten liegt der Dateneingang Dn für die ausgewählte Zeile auf niedrigem Signalpegel, während der Dateneingang Dm für die nicht ausgewählte Zeile auf hohem Signalpegel liegen muß. Da dies die Umkehrung des Bilddateneingangs bedeutet (H: Helligkeit, L: Dunkelheit), ist das Signal RVC zur Datenumkehrung bzw. Invertierung erforderlich. Der Signalverlauf der Spannung, die an die auf diese Weise gesteuerten datenseitigen Elektroden angelegt wird, ist in Fig. 2 mit X₂ markiert. Die durchgezogene Linie zeigt den Signalverlauf, wenn die gesamten Bildelemente emittieren, während die unterbrochene Linie einen Signalverlauf angibt, bei dem kein Bildelement Licht emittiert.

Im folgenden wird die Ansteuerung der abtastseitigen Elektroden näher beschrieben. Der innere Aufbau der hochwiderstandsfähigen N-Kanal-MOS ICs 20 und 30 ist in der Fig. 3(b) gezeigt, während der innere Aufbau der hochwiderstandsfähigen P-Kanal-MOS ICs 40 und 50 in Fig. 3(c) dargestellt ist. Die Wahrheitstafeln für die jeweiligen logischen Schaltungen sind unter den Fig. 4(a) und 4(b) abgebildet.

Der Aufbau des N-Kanal-MOS ICs ist komplementär zu dem Aufbau des P-Kanal-MOS ICs. Trotz umgekehrter Logik sind sie jedoch in gleicher Weise konstruiert. Aus diesem Grunde werden nur die N-Kanal-MOS ICs 20 und 30 beschrieben.

In einem Schieberegister 3000 ist die Adresse einer ausgewählten abtastseitigen Elektrodenzeile gespeichert. Das Schieberegister 3000 empfängt das Signal , wenn das TAKT-Signal auf hohem Signalpegel liegt, und überträgt das Signal , wenn das TAKT-Signal auf niedrigem Signalpegel liegt. In der beschriebenen Treiberschaltung wird das Signal NST _ungerade an die N-Kanal-MOS-Schaltung 20 für ungerade Zeilen und das Signal NST _gerade an die N-Kanal-MOS-Schaltung 30 für gerade Zeilen gelegt, wie die TAKT-Signale, was in Fig. 2 zu erkennen ist. Das NDATA- Eingangssignal zum Schieberegister 3000 weist nur einen auf niedrigem Signalpegel liegenden Bereich innerhalb eines Halbbildes auf, wobei der niedrigliegende Bereich mit der ersten und auf hohem Signalpegel liegenden Periode des TAKT-Signals (NST _ungerade oder NST _gerade) übereinstimmt, das nach der Anstiegsflanke des Signals V eingegeben wird, wie die Fig. 2 zeigt. Das bedeutet, daß ein TAKT-Signal (NST _ungerade oder NST _gerade) für jede zweite Horizontalperiode eingegeben wird, da die N-Kanal-Steuerung oder P-Kanal-Steuerung abwechselnd für jede Zeile durchgeführt wird. Aus diesem Grunde sind das TAKT-Signal für die N-Kanal-MOS Schaltung und das TAKT-Signal für die P-Kanal-MOS Schaltung in der Phase um eine Horizontalperiode gegeneinander versetzt. Innerhalb des NP-Halbbildes werden Pulssignale nur für die Signale NST _ungerade (= TAKT _ungerade) geliefert, um eine N-Kanal-Steuerung für ungerade Zeilen durchführen zu können. Dagegen werden innerhalb des PN-Halbbildes Pulssignale nur für die Signale NST _ungerade (= TAKT _gerade) geliefert, um eine N-Kanal- Steuerung für die geradzahligen Zeilen durchführen zu können.

Eine logische Schaltung 3001 empfängt zwei Signale NST und , um die Transistoren der MOS Schaltung ein- oder auszuschalten und um einen der drei Zustände in Übereinstimmung mit den Daten vom Schieberegister 3000 auszuwählen, dessen Signalpegel bzw. logischer Wert sich aus der Wahrheitstabelle in Fig. 4(a) ergibt.

Der oben beschriebene Ablauf ist zusammenfassend in Fig. 5 dargestellt. Wie bereits oben beschrieben, ist der Betrieb der Treiberschaltung entsprechend der vorliegenden Erfindung grob in zwei zeitliche Blöcke unterteilt, und zwar in das NP-Halbbild und das PN-Halbbild. Jedes Halbbild ist weiterhin in zwei zeitliche Blöcke unterteilt, und zwar in eine N-Kanal- Steuerung und eine P-Kanal-Steuerung. Innerhalb des NP- Halbbildes wird die N-Kanal-Steuerung durchgeführt, und zwar bezüglich der abtastseitigen Elektroden der ausgewählten ungeradzahligen Zeilen, und die P-Kanal-Steuerung bezüglich der abtastseitigen Elektroden der ausgewählten geradzahligen Zeilen. Umgekehrte Verhältnisse liegen während des PN-Halbbildes vor. Sowohl die N-Kanal-Steuerung als auch die P-Kanal-Steuerung umfassen eine Modulationsperiode und eine Schreibperiode. Die Modulationsperiode beträgt etwa 10 µs, während die Schreibperiode 30 µs lang ist. Eine Horizontalperiode hat somit eine Länge von etwa 40 µs.

Das N-Kanal-Sourcepotential und das P-Kanal-Sourcepotential sind Sourcepotentiale für die Transistoren der N-Kanal-MOS Schaltung bzw. für die Transistoren der P-Kanal-MOS Schaltung, die erforderlich sind, um eine exakt symmetrisch verlaufende AC-Amplitude an die EL-Bildelemente während des NP- und PN-Halbbildes zu legen, die groß genug ist, um eine Lichtemission hervorzurufen.

NSC ist das Steuersignal für die Wählschaltung 400 zur Auswahl des Sourcepotentials für die N-Kanal-MOS ICs. Liegt das Signal NSC auf hohem Signalpegel (Einschaltzustand), so wird ein Sourcepotential von -(VW-½VM) = -160 V geliefert. Liegt dagegen das Signal NSC auf niedrigem Signalpegel (Ausschaltzustand), so beträgt das Sourcepotential ½VM = 30 V. PSC ist das Steuersignal für die Wählschaltung 300 zur Auswahl des Sourcepotentials für die P-Kanal- MOS ICs. Liegt das Signal PSC auf hohem Signalpegel (Einschaltzustand), so wird ein Sourcepotential von VW + ½VM = 220 V geliefert. Befindet sich dagegen das Signal PSC auf niedrigem Signalpegel (Ausschaltzustand), so beträgt das Sourcepotential nur ½VM = 30V. Entsprechend der Fig. 5 bezeichnet NT _ungerade einen N-Kanal-MOS Transistor in der Schaltung 20, NT _gerade einen N-Kanal-MOS Transistor in der Schaltung 30, PT _ungerade einen P-Kanal- MOS Transistor in der Schaltung 40 und PT _gerade einen P-Kanal- MOS Transistor in der Schaltung 50. Die Ein- und Ausschaltzustände dieser Transistoren sind in der Fig. 5 für verschiedene Zeiten dargestellt. Entsprechend der Fig. 5 bedeutet der Ausdruck ("EIN"), daß nur die ausgewählte Zeile eingeschaltet ist. Die genannten Transistoren werden also zur Erzeugung der Zustände "EIN", "AUS" oder "(NEIN)" durch Signale

angesteuert. Für alle Zeitabschnitte sind die logischen Zustände in Fig. 5 gezeigt.

Während der Modulationsperiode nehmen die Signale NSC und PSC den Zustand "AUS" an, während alle P-Kanal- und N-Kanal- MOS Transistoren auf der Abtastseite eingeschaltet sind. An allen Zeilen auf der Abtastseite liegt die Spannung ½VM = 30 V an. Währenddessen liegt eine Spannung von VM oder 0 V an den datenseitigen Leitungen in Übereinstimmung mit den Bilddaten an. Das bedeutet, daß die datenseitigen Elektroden mit einer Spannung von VM = 60 V die Bildelemente über die abtastseitigen N-Kanal-MOS Transistoren auf eine Spannung von ½VM = 30 V aufladen, deren Polarität an der Datenseite positiv und an der Abtastseite negativ ist. Im Gegensatz dazu werden die Bildelemente bei auf 0 V liegenden datenseitigen Elektroden über die abtastseitigen P-Kanal-MOS Transistoren auf ½VM = 30 V aufgeladen, wobei die Polarität dieser Spannung an der Datenseite negativ und an der Abtastseite positiv ist. Während der Modulationsperiode wird also in Abhängigkeit der Bilddaten für die Spannung der datenseitigen Elektroden der Wert 0 V oder VM = 60 V gewählt, während an jede Elektrode auf der Abtastseite der Wert ½VM = 30 V anliegt, so daß die Bildelemente auf eine Spannung von ½VM = 30 V aufgeladen werden, und zwar mit positiver bzw. negativer Polarität an der Datenseite gegenüber der Spannungspolarität an der Abtastseite. Darüber hinaus werden, auch wenn sich die Bilddaten nicht verändern, die Polaritäten der N-Kanal-Steuerung und der P-Kanal-Steuerung durch das Signal RVC umgekehrt bzw. invertiert. Hierdurch wird erreicht, daß ein Spannungsverlauf mit perfekt symmetrischer AC-Wellenform an die Bildelemente angelegt werden kann, wenn die beiden Halbbilder (NP-Halbbild und PN-Halbbild) erzeugt werden.

Nachfolgend werden die bereits oben erwähnten (Fig. 5) vier Schreibperioden unter Zuhilfenahme der in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Ersatzschaltbilder beschrieben.

Schreibperiode für die N-Kanal-Steuerung im NP-Halbbild

Das Signal NSC nimmt den Zustand EIN an, um eine Spannung von -(VW-½VM) = -160 V als Sourcepotential für die N-Kanal-MOS Transistoren zu erzeugen, während das Signal PSC den Zustand AUS einnimmt, um eine Spannung von ½VM = 30 V als Sourcepotential für die P-Kanal-MOS Transistoren bereitzustellen. Um eine ungeradzahlige Zeile auszuwählen, wird ein Transistor NT _ungerade für eine Zeile eingeschaltet, und zwar in Übereinstimmung mit den Daten des Schieberegisters 21, während diejenigen für die anderen Zeilen ausgeschaltet bleiben. Zur selben Zeit sind alle Transistoren NT _gerade und PT _ungerade ausgeschaltet und alle Transistoren PT _gerade eingeschaltet. Datenseitig wird die Ansteuerung für die Modulationsperiode fortgesetzt.

Die Fig. 6 zeigt das Ersatzschaltbild für diesen Zustand. In der Fig. 6(a) ist ein Schaltungszustand dargestellt, bei dem das Bildelement A Strahlung emittiert bzw. leuchtet. Eine Spannung von 60 V-(-160 V)=220 V mit positiver Polarität an der Datenseite liegt am Bildelement A am Schnittpunkt zwischen der datenseitigen Zeile X₂ und der ausgewählten Zeile Y₁ der Abtastseite an, so daß das Bildelement A Licht emittiert. Dagegen ist in Fig. 6(b) ein Schaltungszustand dargestellt, bei dem das Bildelement A nicht leuchtet. In diesem Fall liegt eine Spannung von 0 V -(-160 V)=160 V am Bildelement A an, die jedoch unter der Schwellenspannung für Emission von Licht liegt, so daß das Bildelement A dunkel ist.

Schreibperiode für die P-Kanal-Steuerung im NP-Halbbild

Das Signal NSC nimmt den Zustand AUS ein, um eine Spannung von ½VM = 30 V als Sourcepotential für die N-Kanal-MOS Transistoren bereitzustellen, während das Signal PSC den Zustand EIN einnimmt, um eine Spannung von VW + ½VM = 220 V als Sourcepotential für die P-Kanal-MOS Transistoren zu erzeugen. Eine geradzeilige Zeile wird eingeschaltet, während alle anderen Zeilen ausgeschaltet bleiben. Zu diesem Zeitpunkt sind die Transistoren PT _ungerade und NT _gerade alle ausgeschaltet, während die Transistoren NT _ungerade alle eingeschaltet sind. Auf der Datenseite wird die Ansteuerung für die Modulationsperiode weiter durchgeführt. In der Fig. 7 ist ein Ersatzschaltbild für diesen Zustand dargestellt. Die Fig. 7(a) zeigt einen Schaltungszustand, bei dem das Bildelement B Licht emittiert. Eine Spannung von 220 V-0 V=220 V mit negativer Polarität an der Datenseite liegt am Bildelement B am Schnittpunkt zwischen der datenseitigen Linie X₂ und der ausgewählten Linie Y₂ an der Abtastseite an, so daß das Bildelement B aufleuchtet. Fig. 7(b) zeigt den Schaltungszustand, bei dem das Bildelement B kein Licht emittiert. Eine Spannung von 220 V -60 V=160 V liegt in diesem Fall am Bildelement B an, wobei die Spannung jedoch unterhalb des Schwellenwerts für Emmission von Licht liegt, so daß das Bildelement B dunkel bleibt.

Schreibperiode für die P-Kanal-Steuerung im PN-Halbbild

Das Signal NSC nimmt den Zustand AUS an, um eine Spannung von ½VM = 30 V als Sourcepotential für die N-Kanal-MOS Transistoren zu erzeugen, während das Signal PSC den Zustand EIN einnimmt, um eine Spannung von VW + ½VM = 220 V als Sourcepotential für die P-Kanal-MOS Transistoren bereitzustellen. Um eine ungeradzahlige Zeile auszuwählen, wird ein Transistor PT _ungerade für eine Zeile eingeschaltet, und zwar in Übereinstimmung mit den Daten des Schieberegisters 41, während jene für die anderen Zeilen ausgeschaltet bleiben. Zu diesem Zeitpunkt sind alle Transistoren PT _gerade und NT _ungerade ausgeschaltet, während alle Transistoren NT _gerade eingeschaltet sind. Auf der Datenseite wird die Ansteuerung für die Modulationsperiode fortgesetzt. Die Fig. 8 zeigt ein Ersatzschaltbild für diesen Zustand. In der Fig. 8(a) ist ein Schaltungszustand dargestellt, bei dem das Bildelement A Licht emittiert. Eine Spannung von 220 V-0 V=220 V mit negativer Polarität an der Datenseite liegt am Bildelement A am Schnittpunkt zwischen der datenseitigen Linie X₂ und der ausgewählten Linie Y₁ an der Abtastseite an, so daß das Bildelement A leuchtet. Dagegen ist in Fig. 8(b) ein Schaltungszustand gezeigt, bei dem das Bildelement A kein Licht emittiert. In diesem Fall liegt eine Spannung von 220 V-60 V=160 V am Bildelement A an, wobei diese Spannung kleiner als die zur Lichtemission erforderliche Schwellenspannung ist.

Schreibperiode für die N-Kanal-Steuerung im PN-Halbbild

Das Signal NSC nimmt den Zustand EIN ein, um eine Spannung von -(VW-½VM) = -160 V als Sourcepotential für die N- Kanal-MOS Transistoren zu erzeugen, während das Signal PSC den Zustand AUS einnimmt, um eine Spannung von ½VM = 30 V als Sourcepotential für die P-Kanal-MOS Transistoren bereitzustellen. Um eine geradzahlige Zeile auszuwählen, wird ein Transistor NT _gerade für eine Zeile eingeschaltet, und zwar in Übereinstimmung mit den Daten des Schieberegisters 31, während jene für die andere Zeilen ausgeschaltet bleiben. Zu diesem Zeitpunkt sind alle Transistoren NT _ungerade und PT _gerade ausgeschaltet, während alle Transistoren PT _ungerade eingeschaltet sind. Auf der Datenseite wird die Ansteuerung für die Modulationsperiode fortgesetzt. Fig. 9 zeigt ein Ersatzschaltbild für diesen Zustand. In der Fig. 9(a) ist ein Schaltungszustand dargestellt, bei dem das Bildelement B Licht emittiert. Eine Spannung von 60 V-(-160 V)=220 V mit positiver Polarität an der Datenseite liegt am Bildelement B am Schnittpunkt zwischen der datenseitigen Linie X₂ und der ausgewählten Linie Y₂ an der Abtastseite an, so daß das Bildelement B aufleuchtet. Dagegen zeigt die Fig. 9(b) einen Schaltungszustand, bei dem das Bildelement B kein Licht emittiert bzw. dunkel ist. In diesem Fall liegt eine Spannung von 0 V-(-160 V)=160 V am Bildelement B an, die sich jedoch unterhalb des Schwellwerts für Emission von Licht befindet, so daß das Bildelement B dunkel bleibt.

Entsprechend der Erfindung werden Schreibpulse mit positiver und negativer Polarität an eine ausgewählte Elektrode an der Abtastseite unter Zuhilfenahme der N-Kanal- und P- Kanal-MOS ICs an der Abtastseite angelegt, so daß es möglich ist, an der Datenseite weniger widerstandsfähige bzw. spannungsfeste integrierte Treiberschaltungen zu verwenden. An der Datenseite ist es daher nur noch erforderlich, die Spannung von 60 V ein- oder auszuschalten, die mit der Modulationsspannung VM übereinstimmt. Wird ein Schaltbetrieb mit hoher Geschwindigkeit bzw. Spannung an der Abtastseite durchgeführt (sogenannter Hochdruckbetrieb), so erfolgt dieser Hochdruckbetrieb aufgrund der kapazitiven Kopplung in der Übergangsperiode auch an der Datenseite, was dazu führt, daß die weniger widerstandsfesten bzw. weniger spannungsfesten Treiberschaltungen zerstört werden. Um diesen Betrieb an der Datenseite während der Übergangsperiode zu vermeiden, ist eine Modulationsperiode vorgesehen, so daß eine Spannung von ½VM = 30 V an der Abtastseite und eine Spannung von 0 V oder VM = 60 V wahlweise an der Datenseite in Übereinstimmung mit den Bilddaten liegt, um die Bildelemente aufzuladen. Während der Schreibperiode werden dann Schreibpulse an die ausgewählte Zeile der Abtastseite gelegt, während die Ansteuerung für die Modulationsperiode für alle nicht ausgewählten Zeilen auf der Abtastseite forgesetzt wird (für alle geradzahligen Zeilen, wenn eine ungeradzahlige Zeile ausgewählt worden ist und für alle ungeradzahligen Zeilen, wenn eine geradzahlige Zeile ausgewählt worden ist), sowie für alle datenseitigen Zeilen. Im vorliegenden Fall muß auf die datenseitige Zeile X₂ geachtet werden. Die elektrostatische Kapazität zwischen der Zeile X₂ und der ausgewählten abtastseitigen Zeile ist Cel für ein Bildelement, während die elektrostatische Kapazität zwischen der Zeile X₂ und der gesamten Zeilengruppe, die nicht ausgewählt worden ist und die auf eine Spannung von ½VM = 30 V festgeklemmt ist, den Wert ½ · i · Cel annimmt. Der Ausdruck i gibt dabei die Gesamtzahl der abtastseitigen Zeilen an, so daß der Wert ½ · i · Cel erheblich größer ist als der Wert Cel. Daher bleibt auch bei einem Schaltbetrieb mit hoher Abtastgeschwindigkeit bzw. hoher Spannung (Hochdruckbetrieb) an der abtastseitigen ausgewählten Zeile das Potential der Zeile X₂ aufgrund der Kapazitätsverteilung scheinbar konstant. Nach der Erfindung werden also die Eigenschaften einer kapazitiven, matrixförmigen ausgebildeten EL-Anzeigeeinrichtung dahingehend ausgenutzt, den Hochbetrieb bzw. Betrieb mit hohen Spannungen von der Datenseite fernzuhalten, so daß auf der Datenseite weniger feste bzw. weniger spannungsfeste integrierte MOS Schaltungen verwendet werden können.

Beim Einsatz integrierter Treiberschaltungen mit Gegentaktfunktion zur Aufladung und Entladung der Bildelemente in Übereinstimmung mit den Bilddaten auf der Datenseite (also mit einer sogenannten Push-Pull-Funktion) ist es möglich, die Operationszeit für eine Horizontalperiode auf etwa 40 µs zu reduzieren, was im Vergleich zur Operationszeit bei einer konventionellen Treiberschaltung 20 bis 30% weniger ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Anzal der abtastseitigen Elektroden ohne Verkleinerung der Bildrahmenfrequenz erhöht werden kann. Auf diese Weise lassen sich ohne Verkleinerung der Bildrahmenfrequenz größere kapazitive EL-Anzeigeeinrichtungen schaffen, die qualitativ hochwertige und flimmerfreie Bilder mit großer Helligkeit erzeugen. Im Gegensatz dazu müßte bei Verwendung einer konventionellen Treiberschaltung bei Vergrößerung der Anzeigeeinrichtung die Bildrahmenfrequenz verkleinert werden. Da ferner nach der Erfindung weniger widerstandsfeste bzw. weniger spannungsfeste integrierte Treiberschaltungen auf der Datenseite verwendet werden können, verringern sich außerdem die Herstellungskosten für derartige Treiberschaltungen bzw. Anzeigeeinrichtungen.

Vorteilhaft ist ferner, daß die Wellenformen der Spannungspulse mit positiver und negativer Polarität, die an die Bildelemente der EL-Anzeigeeinrichtung angelegt werden, während der die Modulationsperiode einschließenden Ansteuerperiode perfekt symmetrisch sind, so daß ein Durchbrennen aufgrund von Polarisationserscheinungen vermieden wird und sich die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Anzeigeeinrichtung erhöht.

Der Leistungsverbrauch zur Modulation ist gegenüber einer konventionellen Treiberschaltung der genannten Art auf etwa zwei Drittel reduziert, wie nachfolgend beschrieben wird. Um mit der konventionellen Treiberschaltung ein voll emittierendes Display zu erhalten, werden bei der N-Kanal-Steuerung die gesamten Bildelemente auf eine Spannung von ½VM von der Datenseite in der ersten Stufe aufgeladen. In der zweiten Stufe wird eine Spannung von ½VM an die Bildelemente von der Abtastseite her gelegt, wobei die Elektroden an der Datenseite gleiten bzw. frei schwimmen, so daß die Bildelemente nicht aufgeladen werden. Ist die Kapazität der gesamten Bildelemente C₀, so beträgt der Leistungsverbrauch für die Modulation in den beiden Stufen C₀ · (½ · VM). Bei der P-Kanal-Steuerung werden die gesamten Bildelemente in der ersten Stufe von der Datenseite her auf die Spannung ½VM aufgeladen. In der zweiten Stufe werden die gesamten Bildelemente über die Elektroden an der Datenseite auf 0 V entladen und über die Abtastseite neu auf ½VM aufgeladen. Der Leistungsverbrauch für die Modulation beträgt daher

C₀ · (½ · VM)² + C₀ · (½ · VM)²=2 · C₀ · (½ · VM)².

Der gesamte Leistungsverbrauch bei der Modulation aller Bildelemente für einen AC-Zyklus ergibt sich somit aus der Summe der verbrauchten Leistungen für die Modulation bei der N-Kanal-Steuerung und bei der P-Kanal- Steuerung, also zu

C₀ · (½ · VM)² + 2 · C₀ · (½ · VM)²=3 · C₀ · (½ · VM)².

Im Vergleich zur Treiberschaltung nach der Erfindung wird bei der N-Kanal-Steuerung und bei der P-Kanal- Steuerung die gleiche Leistung zur Modulation verbraucht, wobei die Aufladung mit entgegengesetzten Polaritäten erfolgt. Sowohl bei der N-Kanal-Steuerung als auch bei der P-Kanal-Steuerung wird an die datenseitigen Elektroden eine Spannung von 0 V oder VM angelegt, wobei das Referenzpotential an der Abtastseite ½VM beträgt. Die gesamten Bildelemente werden ferner nur einmal auf die Spannung ½VM aufgeladen. Der Leistungsverbrauch für die Modulation bei jeder Steuerung beträgt daher C₀ · (½VM)². Die gesamte erforderliche Modulationsleistung zur Modulation aller Bildelemente in einem AC-Zyklus ergibt sich somit aus der Summe der verbrauchten Leistungen für die Modulation bei der N-Kanal-Steuerung und für die bei der P- Kanal-Steuerung, also zu

C₀ · (½ · VM)² + C₀ · (½ · VM)²=2 · C₀ · (½ · VM)².

Bei der Treiber- bzw. Steuerschaltung nach der Erfindung werden also zur Modulation nur zwei Drittel der Leistung verbraucht, die bei der konventionellen Treiberschaltung erforderlich ist. Im Vorangegangenen wurde eine Betriebsart beschrieben, bei der alle Bildelemente der Anzeigeeinrichtung angesteuert wurden. Es sind aber auch andere Anzeigebetriebsarten möglich. In allen anderen Betriebsarten ist jedoch auch die N-Kanal-Steuerung komplementär zu der P-Kanal-Steuerung, so daß der Leistungsverbrauch bei der Modulation gegenüber der konventionellen Treiberschaltung um denselben Faktor verringert werden kann, wie oben beschrieben.

Claims

1. Treiberschaltung für eine Dünnfilm-Elektrolumineszenz- Anzeigeeinrichtung, die eine zwischen Abtastelektroden (Y₁, Y₂, . . ., Y _i) und rechtwinklig zu diesen verlaufenden Datenelektroden (X₁, X₂, . . ., X _i) angeordnete EL-Schicht (4) aufweist, mit

- einer ersten, mit allen Abtastelektroden verbundenen Umschalteinrichtung (20, 30) sowie einer zweiten, mit allen Abtastelektroden verbundenen Umschalteinrichtung (40, 50) zur abwechselnden und wiederholten Erzeugung eines ersten Halbbildes (NP-Halbbild), bei dem eine Spannung mit negativer Polarität gegenüber einer Spannung an den Datenelektroden an die Abtastelektrode einer ungeradzahligen Zeile und eine Spannung mit positiver Polarität gegenüber der Spannung an den Datenelektroden an die Abtastelektrode einer geradzahligen Zeile zur zeilensequentiellen Ansteuerung anlegbar ist, sowie eines zweiten Halbbildes (PN-Halbbild), bei dem eine Spannung mit positiver Polarität gegenüber der Spannung an den Datenelektroden an die Abtastelektrode einer ungeradzahligen Zeile und eine Spannung mit negativer Polarität gegenüber der Spannung an den Datenelektroden an die Abtastelektrode einer geradzahligen Zeile zur zeilensequentiellen Ansteuerung anlegbar ist,
- einer mit allen Datenelektroden verbundenen dritten Umschalteinrichtung (UT₁, . . ., UT _i) zur Aufladung der Datenelektroden auf eine positive Ladespannung (VM), und
- einer mit allen Datenelektroden verbundenen vierten Umschalteinrichtung (DT₁, . . ., DT _i), die elektrisch in Reihe mit der dritten Umschalteinrichtung (UT₁, . . ., UT _i) liegt und durch die die Datenelektroden auf eine Spannung von 0 Volt legbar sind,

dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Zeilenabtastung lediglich eine Modulationsphase und eine Schreibphase durchlaufen wird, wobei während der Modulationsphase an allen Abtastelektroden die Hälfte der Ladespannung (VM) und an den Datenelektroden die Ladespannung (VM) oder 0 Volt anliegen, und wobei während der Schreibphase bei negativer Spannung an einer Abtastelektrode die positive Ladespannung (VM) an einer Datenelektrode und bei positiver Spannung an einer Abtastelektrode die Spannung 0 Volt an der Datenelektrode liegen.

2. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (UD₁, . . ., UD _i) mit zur Laderichtung entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel zur dritten Umschalteinrichtung (UT₁, . . ., UT _i) geschaltet ist, und eine Diode (DD₁, . . ., DD _i) mit zur Entladerichtung entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel zur vierten Umschalteinrichtung (DT₁, . . ., DT _i) liegt.