DE2023692C3

DE2023692C3 -

Info

Publication number: DE2023692C3
Application number: DE2023692A
Authority: DE
Inventors: Gordon Ross Sylvan Lake Fleming; Kennetz Eugene Van Hazel Park Landingham
Original assignee: Energy Conversion Devices Inc
Current assignee: Energy Conversion Devices Inc
Priority date: 1969-05-16
Filing date: 1970-05-14
Publication date: 1975-10-09
Also published as: DE2023692A1; NL7007096A; SE364162B; US3627924A; GB1319301A; DE2023692B2; FR2047858A5; CA928824A

Description

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zahl von elektrolumineszierenden Bildelementen be- genüber angelegten Spannungen beliebiger Polarität

kannt, wobei sich kreuzende Zeilen- und Spaltenlei- unterhalb einer oberen Schwellenspannung, schalten

ter vorhanden sind, an deren Kreuzun^spunkten die jedoch bei Anlegen einer Spannung beliebiger Polari-

Leiichtelemente angeordnet sind. Bei diesem Bild- tat oberhalb der oberen Schwellenspamnung vom Zu-

wiedergabegerät wird an die Zeileuleiter nacheinan- 5 stand hohen Widerstandes in einen Zustand nied-

der das Betriebspotential gelegt. Die Spaltenleiter er- rigen Widerstandes um. Diese Änderung erfolgt nach

halten alle zur gleichen Zeit eine Videosignalinfor- einer den Schwellenschaltelementeu eigenen Zeitver-

mation entsprechend der Helligkeit der zur Darstel- zögerung, obwohl der Schaltvorgang., wenn er erst

lung kommenden Bildzeile. Die Leuchtelemente eingeleitet ist, im wesentlichen augenblicklich ab-

einer erregten Zeile werden gleichzeitig in den Ruhe- io läuft. Die Halbleiter — Schwellenschaltelemente

zustand zurückversetzt, während das Betriebspoten- kehren automatisch in ihren Zustand hohen Wider-

tial an die nächste Zeile gelegt wird. Standes zurück, wenn der hindurchfließende Strom

Aus der DT-AS 10 72 650 ist eine Einrichtung zur unter einen Mindesthaltestrom nahe Null absinkt. Wiedergabe von Bildern mit einer Vielzahl von durch Die Schwellenschaltelemente haben unmittelbar nach eine Energiequelle gespeisten, lichtaussendenden 15 Umschalten in den nichtleitenden Zustand eine we-Budelementen bekannt, bei der die Helligkeitssteue- sentlich verminderte Schwellenspannung. Die norrung mittels Transfluxoren erfolgt, die den Energie- male, ursprüngliche Schwellenspannung wird nach fluß von der Energiequelle zum Bildelement entspre- einer verhältnismäßig kurzen Zeitverzögerung der chend der gewünschten Helligkeit drosseln. Die Wiederherstellung, während welcher die Schwellen-Leuchtdauer der Bildelemente ist dabei konstant. 20 spannung fortschreitend zunimmt, wieder erreicht.

In dem älteren deutschen Patent 17 62174 wird Halbleitermaterialien für den Aufbau derartiger vorgeschlagen, die Leuchtelemente mit einem einzi- Schwellenschaltelemente können vorteilhafterweise gen Gleichstromimpuls konstanter Amplitude zu er- von dem Typ sein, der in der Patentschrift..., Anregen. Die Länge dieses Gleichstromimpuls ist ab- meider S. R. Ovshinky, (Patentanmeldung) entsprehängig von der gewünschten Helligkeit. a₅ chcnd der USA.-Patentschrift 32 71 591, beschrieben

Die vorliegende Erfindung legt die Aufgabe zu- ist. Durch Abwandlung der Halbleiterzusarnmensetgrunde, eine Schaltungsanordnung der im Oberbe- zung oder der Behandlung des in der obengenannten griff des Patentanspruchs genannten Art anzugeben, Patentschrift beschriebenen Materials, ist es möglich, die eine zeilenweise Erregung der Leuchtelemente er- die obere und untere Schwellenspannung, den Sperrmöglicht und bei der die Helligkeitssteuerung durch 30 oder Leckwiderstand und die der Vorrichtung eigeeine Steuerung der Leuchtdauer der Leuchtelemente nen Zeitverzögerungwerte ohne weiteres derart zu erfolgt. variieren, daß der gewünschte Bereich von Bedin-

Die Lösung dieser Aufgabe ist gegeben durch die gungen erzielbar ist, der für die einwandfreie Tätigkennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. keit von elektrolumineszenten Matrixsystemen ge-

Die Erfindung schafft, kurz gesprochen, eine Ein- 35 maß der Erfindung erforderlich ist.
richtung zum Erregen jeweils einer vollständigen Es hat sich gezeigt, daß die dem obigen Typ von Zeile von elektrolumineszenten Elementen durch Schwellenschaltelementen innewohnenden Eigen-Anlegen eines Betriebspotentials an die gewählte schäften unerwartete Vorteile haben, wenn sie für die Zeilenschaltungsleitung, während jede Spaltenschal- Darbietung von Videosignalinformationen verwendet tungsleitung eine Videosignalinformation erhält, wo- 40 werden. Eine den Elementen eigene Besonderheit durch die elektrolumineszenten Schaltungen entlang von besonderer Bedeutung ist die einer variablen der gewählten Zeilenschaltungsleitungen zu unter- Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, in dem an schiedlichen Zeitpunkten angeregt werden, so daß die Schwellenschaltelemente eine Schwellenspannung von den Einielbildelementen entlang der Zeilen- angelegt wird und dem Zeitpunkt, in dem die Schwelschaltungsleitung Licht unterschiedlicher Intensität 45 lenschaltelemente tatsächlich aus ihrem Sperrzustand emittiert wird. Das an der gewählten Zeilenschal- hohen Widerstandes in ihren Leitl'ähigkeitszustand tungsleitung angelegte Betriebspotential wird gleich- niedrigen Widerstandes umschalten, wobei jedoch zeitig beseitigt, wodurch sämtliche Bildelemente ent- dieses Umschalten praktisch augenblicklich, beilang dieser Leitung erregt werden. Dann wird die spielsweise innerhalb von Nanosekunden, erfolgt, nächste Zeilenschaltungsleitung erregt, und es wer- 50 Die Anschaltverzögerung dieser Elemente ist jedoch den ihr Videoinformationen zugeführt. Dieser Vor- mit Änderungen der über die Schwellenspannung der gang wird zeilenweise wiederholt, so daß schließlich betreffenden Elemente hinaus angelegten Spannung das ganze darzubietende Muster oder Bild gebildet veränderlich. Eine Steigerung der Spannung von der wird. Wenn die Geschwindigkeit dieses zeilenweisen Schwellenspannung aus auf eine höhere Spannung Abtastens der elektrolumineszenten Anordnung so 55 bewirkt eine Verminderung der den Element eigenen gewählt wird, daß sie der Geschwindigkeit herkömm- Anschaltzeitverzögerung. Wenn daher an die Schaltlicher, von Fernsehsendern ausgesendeten Austast- elemente ein Spannungsimpuls angelegt wird, dessen Signalen entspricht, kann mittels der elektrolumines- Amplitude gleich der Schwellenspannung der betrefzenten Anordnung ein herkömmliches Fernsehbild fenden Elemente oder größer ist, der jedoch während reproduziert werden. 60 einer Zeitspanne andauert, die geringer ist als die

Die gemäß der Erfindung verwendeten Schaltele- den Elementen eigene und der betreffenden Spanmente sind einschichtige Schwellenhalbleitervorrich- nungsamplitude zugeordnete Zeitverzögerung, so tungen mit im wesentlichen der gleichen Leitfähigkeit wird das Schwellenschaltelement nicht in den leitfägegenüber angelegten positiven und negativen Span- higen Zustand versetzt. Andererseits wird, wenn dem nungen. Sie können jedoch im Vergleich zueinander 65 Schwellenschaltelement ein amplitudenabhängiges Sigeringfügig unterschiedliche Schwellenspannungen gnal zugeführt wird, die dem Schaltelement eigene haben. Die Schwellenschaltvorrichtungen haben zu Zeitverzögerung dieses veranlaßt, zu einem Zeit-Beginn einen sehr hohen elektrischen Widerstand ge- punkt leitend zu werden, der von der Amplitude des

zugeführten Signals bestimmt wird. Wenn also an die nienabschnitt eines darzubietenden Videomusters gemäß der Erfindung verwendeten Schwellenschalt- oder -bildes dargeboten wird. Die elektrolumineselemente als Betriebspotential eine Wechselspannung zente Anordnung kann eine bestimmte Anzahl von angelegt wird, deren Frequenz genügend hoch ist, so Zeilen- und Spaltenschaltungsleitungen in X- V-Madaß die periodischen Impulse eine Zeitdauer haben, 5 trix-Anordnung mit Bildung einer Schaltstelle an jedie kürzer ist als die dem Element eigene und der dem Kreuzungspunkt der Spalten- und Zeilenschal-Amplitude der angelegten Spannung entsprechende tungsleitungen aufweisen. An jeder der Schaltstellen Zeitverzögerung, so kann eine über die Schwellen- ist eine mittels eines Schwellenschaltelementes betäspannung hinausgehende Spannung an das Schaltele- tigbare, elektrolumineszente Schaltung angeschlossen, ment angelegt werden, ohne daß das leitfähig io Jede solche schwellenabhängig betriebene elektroluwird. mineszente Schaltung weist vorteilhaftesterweise ein

Eine andere den bei der Erfindung mit größtem richtungsunabhängiges Schwellenschaftelement mit Vorteil verwendeten Schwellenschaltelementen Zeitverzögerungseigenschaften, ein Leuchtelement eigene Besonderheit ist die ihnen eigene Zeitverzöge- und einen Widerstand auf. Es sind Einrichtungen rung bei der Wiederherstellung der ursprünglichen, 15 vorgesehen, die es ermöglichen, an jede der Zeilennormalen Schwellenspannung nach Ausschaltung des Schaltungsleitungen nacheinander ein Betriebspoten-Elementes infolge Abnahme der Stromstärke unter tial anzulegen. Auch wenn eine beliebige, gegebene den Mindesthaltestrom. Dies bedeutet, daß nach dem Zcilenschaltungsleitung erregt ist, bleibt jede der an-Umschalten der Schaltelemente eine wesentlich ver- geschlossenen elektrolumineszenten Schaltungen in minderte Schwellenspannung herrscht, die jedoch mit 20 einem stabilen Auszustand, bis an jede der Spaltenzunehmender Zeit bis zum ursprünglichen, normalen Schaltungsleitungen ein Startsignal angelegt wird. Wert steigt. Wenn daher innerhalb der Zeitspanne Erst dann werden die elektrolumineszenten Schaltunder Zeitverzögerung bei der Wiederherstellung, die gen, die an den Schaltstellen der gewählten Zeilendem Umschalten eines Schwellenschaltelementes in und Spaltenschaltungsleitungen angeschlossen sind, den nicht leitfähigen Zustand folgt, an dieses EIe- 25 zur Lichtemission angeregt. Die Lichtintensität von ment ein Spannungsimpuls angelegt wird, braucht die jeder der zwischen den ausgewählten Reihen einge-Amplitude dieses Impulses nur gleich der dann herr- schalteten elektrolumineszenten Schaltungen hängt sehenden momentan geringeren Schwellenspannung von dem Zeitpunkt ab, in dem die Lichtemission in zu sein, um das Schwellenschaltelement abermals lei- Tätigkeit gesetzt wird. Vorzugsweise werden sämttend zu machen. 30 liehe elektrolumineszenten Schaltungen entlang der

Wenn das an das Schwellenschaltelement ange- gewählten Zeile gleichzeitig entregt, indem das Belegte Betriebspotential eine Wechselspannung von triebspotential von der Zeilenschaltungsleitung abgegenügender Frequenz ist, so daß jeder der periodisch schaltet wird. Anschließend erhält die nächste Zeiaufeinanderfolgenden Impulse innerhalb der für die lenschaltungsleitung Betriebspotential, so daß sie ihvollständige Wiederherstellung der ursprünglichen 35 rerseits eine Videoinformation anzeigen kann.
Schwellenspannung erforderlichen Zeitverzögerung In der Zeichnung sind in schematischer Darstelerfolgt, werden diese Schaltelemente bei jeder Halb- lung eine Ausführungsform der Erfindung und die pcriodc der angelegten Spannung laufend leitend ge- ihre Funktionsweise erläuternden Kennlinien dargemacht, selbst wenn die angelegte Spannung wesent- stellt.

Hch niedriger ist als die normale, ursprüngliche 40 F i g. 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines

Schwellenspannung. elektrolumineszenten Darbietungssystems mit einer

Durch die Nutzung der Anschaltzeitverzögerung erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

der obengenannten Schwellenschaltelemente und der F i g. 2 ist ein Schema zur Veranschaulichung der

Zeitverzögerung bei der Wiederherstellung ihrer ur- Schaltungskomponenten einer elektrolumineszenten

sprüngiichen Schwellenspannung können zahlreiche 45 Schaltung, die an jedem Leuchtelement der elektro-

überraschende Vorteile erzielt werden. Die Notwen- lumineszenten Anordnung gemäß der Erfindung ver-

digkeit, eine Vielzahl von Schwellenschaltelemen- wendet wird;

ten mit im wesentlichen übereinstimmender Schwel- F i g. 3 ist die Strom-Spannungs-Charakteristik

lenspannung auszuwählen, ist ausgeschaltet, da der der bei der Erfindung verwendeten Schwellenschalt-

wirksame und verläßliche Betriebsbereich dieser 5° elemente;

Schaltelemente (der Toleranzbereich) mit steigender F i g. 4 ist eine graphische Darstellung der Zeitver-

Frequenz des angelegten Betriebspotentials wesent- zögerung, die dem bei der Erfindung verwendeten

lieh erhöht wird. Alle diese Schaltelemente lassen Schwellenschaltelement eigen ist;

sich ohne weiteres im großen als Filme oder dünne F i g. 5 ist eine graphische Darstellung der Zeitver-

Schichten herstellen, die mit ebenen, durch Auftra- 55 zögerung der Wiederherstellung der ursprünglichen

gen hergestellten Flächen aus Elektrolumineszenz- Schwellenspannung, die dem bei der Erfindung ver-

material in Berührung stehen, so daß die Möglichkeit wendeten Schwellenschaltelement eigen ist;

besteht, ebene und verhältnismäßig dünne Bild- F i g. 5 a ist ein Diagramm zur Veranschaulichung

schirme herzustellen. der Beziehung zwischen der Frequenz und der

Die Erfindung gibt also eine Schaltungsanordnung 60 Schwellenspannung der bei der Erfindung verwendezum zeilenweisen Anregen der einzelnen Leuchtele- ten Schwellenschaltelemente; und
mente der elektrolumineszenten Anordnung in sol- F i g. 6 ist eine Darstellung einer Reihe von Welcher Weise, daß jedes einzelne Leuchtelement in lenformen zur Veranschaulichung der Tätigkeit meheiner ausgewählten Zeile während unterschiedlicher rerer elektrolumineszenter Schaltungen entlang einer Zeitspannen angeregt wird, so daß eine Vielzahl un- 65 gegebenen Zeilenschaltungsleitung einer elektrolumiterschiedlicher Lichtintensitäten erzeugt wird. Da- neszenten .Y-V-Anordnung zur Erzeugung der gedurch wird ein Grauskalengradient auf der ausge- wünschten Veränderungen der Lichtintensität der wählten Zeile erreicht, so daß ein einziger Abtastli- einzelnen elektrolumineszenten Schaltuncen entlane

der gewählten Zeile zur Schaffung einer Grauskala det wird. Nachdem die Zeile 17 völlig erregt ist, wird

für das von der Vorrichtung gemäß F i g. 1 erzeugte sie schnell abgeschaltet und das Betriebspotential

Darbietungsmuster oder Bild. wird der nächsten Zeilenleitung 18 zugeführt, wäh-

F i g. 1 zeigt eine vereinfachte Form einer Schal- rend neue Videosignalinformationen in dem Videotungsanordnung, die zum Betreiben einer elektrolu- 5 signalinformationskonverter mit Parallelausgang 30

mineszenten Anordnung gemäß den Grundsätzen der gespeichert und verarbeitet werden. Dann werden die

Erfindung verwendet werden kann. Eine Steuerschal- Videosignalinformationen an die Spaltenschaltungs-

tung ist allgemein mit 10 bezeichnet und dient zur leitungen 22 bis 27 gelegt, so daß sämtliche Leucht-

Betätigung einer elektrolumineszenten X-Y-Ma.- elemente entlang der Zeilenschaltungsleitung 18 antrix-Anordnung 12, gesteuert durch einen Videosi- io geregt werden. Dieser Vorgang wird schnell wieder-

gnalinformaüonsempfanger 14. Der Videosignaünfor- holt, bis sämtliche Zeilenschaltungsleitungen erregt

mationsempfänger 14 kann ein herkömmlicher Fern- worden sind und ein kompletter »Rahmen« bzw. ein

sehempfänger sein und die entsprechende Videosi- Bild aus den Videosignalinformationen gebildet ist.

gnalinformation und Synchronisierimpulssignalinfor- Nach Erregung der letzten Zeilenschaltungsleitung mation für die zeilenweise Betätigung einer Mehr- 15 wird der Vorgang selbsttätig wiederholt, so daß ein

zahl von elektrolumineszenten Schaltungen 16 ent- weiterer »Rahmen« bzw. ein weiteres Bild aus Vi-

lang einer gegebenen von einer Vielzahl von Zeilen- deoinformationen gebildet wird. Auf diese Weise

Schaltungsleitungen 17, 18, 19, 20 und 21 liefern. können schnell wechselnde Darbietungen oder Bilder

Die Videosignalinformation wird an einer Vielzahl an der elektrolumineszenten Anordnung 12 in Übervon Spaltenschaltungsleitungen 22, 23, 24, 25, 26 20 einstimmung mit den Videosignalinformationen an

und 27 parallel angelegt. Dabei sind Einrichtungen einem Fernsehempfänger zur Darbietung gebracht

vorgesehen, um die Erregung der einzelnen Leucht- werden.

elemente entlang der gewählten Zeile entsprechend F i g. 2 zeigt die Schaltungskomponenten einer geder Amplitude der zugeführten Videosignalinforma- maß der Erfindung verwendeten elektrolumineszention derart zu verzögern, daß jedes Leuchtelement 25 ten Schaltung. Die elektrolumineszente Schaltung 16 nur für eine Zeitspanne erregt wird, die der Ampli- weist einen Widerstand 35 auf, der an eine Spantude oder der relativen Helligkeit des zur Darbietung nungsamplituden- und Zeitverzögerungsschwellenzu bringenden Signals entspricht. schaltvorrichtung 36 angeschlossen ist, die ihrerseits Für den Betrieb der elektrolumineszenten Anord- mit einem Leuchtelement 37 verbunden ist. Es ist zu nung 12 gemäß der Erfindung ist vorzugsweise ein 30 bemerken, daß sowohl die Schaltungsanordnung geOszillator 28 mit Torschaltung (gated oscillator) vor- maß F i g. 2 als Reihenschaltung dargestellt ist, die gesehen, der von dem Videosignalinformationsemp- Erfindung im weitesten Sinn sämtliche mit diesen fänger 12 Synchronisiersignale über eine Leitung 29 Komponenten möglichen Schaltungen zum Emittieempfängt, die den Oszillator 28 derart betreiben, daß ren von Licht entsprechend einer selektiv zugeführdie Leitungen 17 bis 21 mit einer Geschwindigkeit 35 ten Videosignalinformation umfaßt. Das Leuchtelenacheinander erregt werden, die der vertikalen Ab- ment 37 wirkt in der Schaltung als Kondensator, ienkgeschwindigkeit (sweep speed), beispielsweise Wenn das Schwelienschaltelement 36 leitend wird, eines Fernsehgerätes, entspricht. Ein Videosignalin- wird der Elektrode 37 α Ladung zugeführt. Wenn die formationskonverter und eine Schaltung mit par- Stromstärke des durch das Schwellenschaltelement

" * * "»λ erhält Videosignalinformationen 40 36 fließenden Stromes unter einen Mindesthaltestrom

■' -^:-'" Woiht die Ladung an der Elektrode 37α zu-

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Leuchtelemente 16,jiij> «f_{nem unter}schiedhchen chen Schwen j ; *_{enten Scha}itung über jene, leitung 17 hegen wird "^_n, _in Tätigkeit ge- £ ^er elek _{erwejse mk kapazitiv} _mJ

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regt werden, emittieren das^ hellste £ _Zeit. _chen die F i|g.3, 4^ una _haUekment

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ίο

ten zwischen dem Sperrzustand und dem Leitfähig- Wenn jedoch der Maximalwert der angelegten Wechkeitszustand erfolgt — nach Ablauf der der Vorrich- selspannung über die Schwellenspannung hinaus tung eigenen Zeitverzögerung — äußerst schnell. steigt, wird das Element praktisch augenblicklich ge-Fig. 3 ist eine Strom-Spannungskurve zur Veran- maß den Kurvenabschnitten 41-41 in seinem Leitfäschaulichung des Wechselstrombetriebes des Schwel- 5 higkeitszustand umgeschaltet, der durch die Kurvenlenschaltelementes 36, wobei zu bemerken ist, daß abschnitte 42-42 veranschaulicht ist. Dieses Umbei Anlegen einer Gleichspannung nur der erste oder schalten erfolgt während jeder Halbperiode der angcnur der dritte Quadrant allein gilt. Geht man davon legten Wechselspannung. Wenn die angelegte Wechaus, das an das Schweilenschaltelement 36 eine selspannung sich dem Wert Null nähert, so daß der Gleichspannung angelegt wird, wie im ersten Qua- ίο Strom durch das Schweilenschaltelement 36 unter dranten der Fig. 3 veranschaulicht, so befindet es sich den Mindesthalteslromwert sinkt, schaltet es gemäß normalerweise in seinem Sperrzustand mit hohem den Kurvenabschnitten 43-43 aus dem Zustand niedelektrischem Widerstand. Die Kurve 40 veranschau- rigen elektrischen Widerstandes in den Zustand holicht die Strom-Spannungscharakteristik des Elemen- hen elektrischen Widerstandes zurück, der durch die tes bei Steigerung der Gleichspannung. Dabei sperrt 15 Kurvenabschnitte 40-40 veranschaulicht ist. das Element den Stromdurchgang im wesentlichen. Fig. 4 veranschaulicht die dem Schwellenschalt-

Wenn die Spannung bis zu einer Schwellenspannung element 36 eigene Anschalt-Zeitverzögerungschagesteigert wird, sinkt der elektrische Widerstand der rakteristik. In dieser Figur ist die normale Schwellen-Halbleitermaterialien praktisch augenblicklich in spannung bei V₇ und die der Vorrichtung eigene mindestens einem Pfad durch das Halbleitermaterial, 20 Zeitverzögerung bei der Schwellenspannung bei T_d das die Schwellenschaltvorrichtung 36 bildet, von angedeutet. Die Änderung der Zeitverzögerung ist seinem hohen Wert auf einen niedrigen Wert. Dieses durch die Kurve 45 dargestellt. Das Schwellenschaltim wesentlichen augenblickliche Umschalten erfolgt element 36 hat eine ihm eigene Zeitverzögerung zwinach der dem Element 36 eigenen Zeitverzögerung, sehen dem Zeitpunkt, in dem die Schwellenspannung wie dies durch den Kurvenabschnitt 41 veranschau- 25 angelegt wird und dem Zeitpunkt, in dem es tatsächlicht ist. Auf diese Weise wird ein Leitfähigkeitszu- lieh leitend wird. Diese Zeitspanne ist umgekehrt prostand niedrigen elektrischen Widerstandes gebildet, portional der angelegten Überspannung, wie durch bei dem Strom durch das Element fließen kann. Der die Kurve 45 veranschaulicht ist. Die Werte der Zeitniedrige elektrische Widerstand ist um mehrere Zeh- verzögerung und der Schwellenspannung können unnerpotenzen niedriger als der hohe elektrische 30 ter anderem dadurch geändert werden, daß die Zu-Widerstand. Der Leitfähigkeitszustand ist durch den sammensetzung des für den Aufbau der Schwellen-Kurvenabschnitt 42 veranschaulicht. Es ist zu erken- schaltelemente 36 verwendeten Halbleitermalerials nen, daß dieser eine im wesentlichen lineare Strom- oder die Dicke der Schicht oder des Filmes, der das kurve bei im wesentlichen konstanter Spannung dar- Schweilenschaltelement bildet, verändert wird. Es ist stellt, die für steigenden und sinkenden Strom die 35 jedoch zu bemerken, daß die Zeitverzögerung 7"_rf bei gleiche ist. Mit anderen Worten, die Stromleitung Steigerung der angelegten Spannung zwischen V₇ erfolgt bei im wesentlichen konstanter Spannung. und V₁,, abnimmt. Die zeitliche Dauer der an das Der Zustand niedrigen Widerstandes des das Schwel- Schweilenschaltelement 36 aneeleeten Spannung lenschaltelement 36 bildenden Haloleitermaterials braucht daher nur so lang zu sein, wie dies der Zeitverursacht einen Spannungsabfall, der nur ein kleiner 40 verzögerung bei dem Spannungsüberschuß V₇ entBruchteil des Spannungsabfalles im Sperrzustand ho- spricht.

hen Widerstandes ist. F i g. 5 veranschaulicht die dem Schwellenschalt-

Wenn die Spannung vermindert wird, sinkt der element 36 eigene Zeitverzögerung T_(l bei der Strom entlang der Kurve 42, und wenn der Strom Wiederherstellung der ursprünglichen Schwellenunter den Mindeststromhaltewert sinkt, steigt der 45 spannung nach Zurückschalten in den nichtleitenden elektrische Widerstand des leitfähigen Pfades bzw. Zustand. Diese Zeitverzögerung ist durch die Kurve der Pfade durch das Halbleitermaterial schnell von 46 veranschaulicht. Aus dieser Kurve ist zu ersehen, dem niedrigen auf den hohen Wert zurück, wie dies daß, unmittelbar nachdem das Schwellenschalteledurch den Kurvenat:.chnitt 43 veranschaulicht ist, so ment 36 nichtleitend geworden ist. die Schwellcndaß der Sperrzustand mit hohem Widerstand wieder- 50 spannung wesentlich "vermindert ist, daß diese hergestellt wird. Es ist also, mit anderen Worten aus- Schwellenspannung jedoch mit der Zeit zunimmt, bis gedrückt, ein Mindesthaltestrom erforderlich, um das die normale Schwellenspannune V₇ wieder erreicht Schweilenschaltelement 36 in seinem leitfähigen Zu- ist. Die Zeitverzögerungen können leicht beeinflußt stand zu halten. Die Schwellenspannung des Schwel- werden, unter anderem, indem die Zusammensetzung lenschaltelementes ist jedoch, unmittelbar nachdem 55 des verwendeten Halbleiter-Materials geändert wird, es nichtleitend geworden ist, wesentlich vermindert Da das Schweilenschaltelement 36 durch eine Reihe und kehrt erst nach einer bestimmten Zeitverzöge- von Spannungsimpulsen, beispielsweise eine Wechrung auf ihren normalen Wert, die ursprüngliche selspannung oder eine pulsierende Gleichspannung, Schwellenspannung, zurück. betrieben wird, braucht nur der einleitende Span-

Für den Fall, daß an das Schweilenschaltelement 60 nungsimpuls eine Amplitude und eine Zeitdauer zu 36 eine Wechselspannung angelegt wird, gelten haben, die der ursprünglichen Schwellenspannung die Strom-Spannungs-Kurven beider Quadranten 1 und der Zeitverzögerung gemäß F i c. 4 oder einer und 3 der Fig. 3. Hier befindet sich das Schwellen- der Überspannung "des Impulses zugeordneten gerinschaltelement 36 in seinem Sperrzustand, wenn der geren Zeitverzögerung entsprechen. W:nn dann ein Maximalwert der angelegten Wechselspannung nied- 6₅ nachfolgender Spannungsimpuls an dem Schwellenriger als die Schwellenspannung des Elementes ist. schaltelement 36 zur Wirkung gebracht wird, bevor Der SpeiTzustand wird durch die Kurvenabschnitte es sich vollständig erholt hat, d. h. die normale, ur-40-40 in beiden Quadranten 1 und3 veranschaulicht. s_; üngliche Schwellcnspannung V₇ (Fig.4) wieder-

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hergestellt ist, braucht dieser nächste Spannungsim- Schaltungsleitung 17 eine Wechselspannung 50 puls nur eine Amplitude zu haben, die gleich der (F i g. 6) angelegt sein, und keine der elektroluminesdann herrschenden Schwellenspannung ist, die bei- zenten Schaltung 16 entlang der Zeilenschaltungsleispielsweise, je nach dem Zeitpunkt, in dem der nach- tung 17 wird erregt. Wenn jedoch ein Videosignalimste Spannungsimpuls zur Wirkung gebracht wird, im 5 puls an jede der Spaltenschaltungsleitungen 22 bis 27 Bereich zwischen 0,01 V_T und V₇ liegen kann. Die angelegt wird, tritt die elektrolumineszente Schaltung in F i g. 4 veranschaulichte Anschaltzeitverzögerung an den Schaltstellen in Abhängigkeit von einer Zeitkann ohne Rücksicht auf den Zeitpunkt, zu dem der verzögerung in Tätigkeit, die der Größe der zur Darnächste Spannungsimpuls dem Schwellen-Schaltele- bietung zu bringenden Videoinformation entspricht, ment 36 zugeführt wird, bestehenbleiben, wobei der io Wenn nämlich die relative Helligkeit jeder der elekeinzige Unterschied in einer Verschiebung der gan- trolumineszenten Schaltungen 16 in zehn gleiche zen Kurve 45 nach unten besteht, wie dies durch die Helügkeitsintervalle oder Helligkeitspegel unterteilt in unterbrochenen Linien gezeigte Kurvenschar 45a wird, die mit ß,-^io (Fig. 6) bezeichnet sind, beveranschaulicht ist. Gemäß der Erfindung kann also stimmt ein Videoimpuls an irgendeinem dieser Interdas Schwellenschaltelement, wenn sie einmal leitend 15 valle den Helligkeitsgrad, der mit der elektroluminesgemacht worden ist, durch in engen Abständen ein- zenten Schaltung an der Schaltstelle der Zeilenschalander folgende Impulse, deren Spannungsamplitude tungsleitung 17 und einer beliebigen Spaltenschalniedriger als die ursprüngliche normale Schwellen- tungsleitung 22 bis 27 erreicht wird. Wenn also ein spannung des Schaltelementes ist, laufend wieder lei- Videoimpuls 52 an eine ausgewählte Spaltenschaltend gemacht werden. Wenn jedoch die angelegte 20 tungsleitung 22 bis 27 angelegt wird, beispielsweise Spannung, d. h. die Gleichspannungs- oder Wechsel- während des Intervalls B₇, so beträgt die Helligkeit Spannungsimpulse, während einer Zeitspanne /„, ent- der ausgewählten elektrolumineszenten Schaltung 16 sprechend der der Vorrichtung eigenen Zeitverzöge- 70 %> der gesamten Helligkeit, die durch Anlegen rung der Wiederherstellung nach F i g. 5, unterbro- sämtlicher Impulse innerhalb des Wellenpaketes, das chen wird, kann sich das Schwellenschaltelement 36 25 die Sinuswellenimpulse 50 enthält, erreicht würde, vollständig erholen, d. h., kann die ursprüngliche Während die elektrolumineszente Schaltung 16 erregt normale Schwellenspannung der Vorrichtung voll- ist, ist die Spannungsänderung an dem Leuchteleständig wiederhergestellt werden. Die Vorrichtung ment im wesentlichen eine Gleichspannung, die um wird durch die Spannung, deren Amplitude niedriger eine Null-Bezugslinie 54 variiert. Die Spannungsänals die Schwellenspannung der Schwellenschaltvor- 3» derung über die ganze elektrolumineszente Schaltung richtung ist, nicht mehr leitfähig. In F i g. 5 A ist die kann aber eine veränderliche Gleichspannung sein, Beziehung zwischen der Schwellenspannung und der da die an die Leitung 17 angelegte Wechselspannung Frequenz für das Schwellenschaltelement 36 durch und der an eine der Leitungen 22 bis 27 angelegte eine Kurve 47 veranschaulicht. Wegen der Zeitverzö- Videoimpuls miteinander kombiniert werden, wie gerung bei der Wiederherstellung der Schwellenspan- 35 dies durch die veränderliche Gleichspannung 50 a nung arbeitet das Schwellenschaltelement innerhalb angedeutet ist. Wenn an einer ausgewählten Spalteneines bistabilen Betriebsbereiches, ohne Rücksicht Schaltungsleitung 22 bis 27 ein Videosignal zur Wirauf die Art der Last oder der Schaltungsanordnung, kung gebracht wird und die ausgewählte elektrolumian die es angeschlossen ist. Wenn also das Schwel- neszente Schaltung während einer kürzeren Zeitlenschaltelement 36 im Verein mit einem kapaziti- 40 spanne leitend macht, beispielsweise in dem Zeitinvem Widerstand verwendet wird, der ebenfalls einen tcrvall B., so wird das von der elektrolumineszenten bistabilen Betriebsbereich hat, schaffen die kombi- Schaltung 16 emittierte Licht soweit vermindert, daß niertcn bistabilen Eigenschaften der Vorrichtung mit es nurmehr 50 ⁰O der gesamten Lichtemission des kapazitivem Widerstand, hier eines elektrolumines- Leuchtelementes während des Intervalles beträgt, zenten Elementes, im Verein mit dem bistabilen Be- 45 wenn sowohl ein Betriebspotential als auch ein Vitricbsbereich des Schwellenschaltelementes einen we- deosignal an den ausgewählten Schaltungsleitunger sentlich erweiterten bistabilen Betriebsbereich mit angelegt wird. Die kleinste Lichtmenge, die von einei mit einer Erhöhung der Frequenz. Das Maß der Er- gegebenen elektrolumineszenten Schaltung 16 erhal-Weiterung des bistabilen Bereiches einer elektrolumi- ten werden kann, ist die, die durch den Helligkeitspeneszenten Schaltung gemäß der Erfindung steigt 50 gel B₁ dargestellt wird, bei dem nur ein einziger Imnämlich mit wachsender Differenz zwischen der ur- puls der Wechselspannung an das Leuchtelement 3" sprünglichen normalen Schwellenspannung und der angelegt wird. Die größte mögliche Helligkeit, die dann herrschenden, momentanen Schwellenspan- von einem Leuchtelement 37 erhalten werden kann nung. Dies wird durch eine Erhöhung des Abstandes wird andererseits erreicht, indem ein Videoimpul: zwischen der verlängerten dünnen Linie auf der 55 einer der Spaltenschaltungsleitungen 22 bis 27 zii: Höhe V₇ und der Kurve 47 in F i g. 5 A veranschau- gleichen Zeit zugeführt wird, zu der auch das ange licht. legte Betriebspotential an die ausgewählte Zeilen Durch Bildung einer elektrolumineszenten Schal- schaltungsleitung angelegt wird, so daß das gesamt« tung unter Verwendung des oben beschriebenen Zeitintervall, oder die Gesamtheit der Impulse inner Schwellenschaltelementes kann daher die elektrolu- 60 halb des Wellenpaketes, zur Anregung des Leucht mineszente Anordnung 12 nach Fi g. 1 in einer neu- elementes 37 genutzt wird. Indem also die elektrolu artigen und einzigartigen Weise betrieben werden. mineszente Anordnung 12 gemäß der Erfindung unc Gemäß der Erfindung wird ein kontinuierlich anlie- gemäß der Darstellung in Fig.6 betrieben wird gendes Betriebspotential, das als ein Paket, sei es ein können, je nach dem Zeitpunkt, in dem die Videosi Wechselspannungs- oder Gleichspannungsimpulspa- 65 gnalinformation an die vertikalen Spaltenschaltungs ket, betrachtet werden kann, nacheinander an die leitungen 22 bis 27 angelegt wird, während an eini Zeilenschaltungsleitungen 17 bis 21 angelegt. Bei- ausgewählte Zeilenschaltungsleitung 17 bis 21 eil spielsweise kann in einem Augenblick an der Zeilen- Betriebspotential angelegt ist, von jeder der elektro

lumineszenten Schaltungen 16 unterschiedliche Lichtintensitäten erhalten werden. Die Zeilenschalschaltelemente-; 36 in Betracht gezogen zu werden braucht _n denen

folgt wodurch ein gesamtes Videobild gebildet wer-

avVideosignalinformationen werden von dem Viäeosignalmtomationsempfänger 14 aufgenom- » men, der ein herkömmlicher Teil eines Fernsehempfängers sein kann und werden darin in der üblichen We£ verarbeitet Dem Oszillator 28 mit Torschaltune wird ein Vertikal-Abtast-Synchronisierimpuls zugffZ De? Oszillator mit Torschaltung bewirkt ,₅ dann das Anlegen eines Betriebspotentials an eine ausgewählte zfilenschaltungsleitung, beispielsweise die Leitung 17, während einer Zeitdauer, die der Abtastzeitdauer eines herkömmlichen Fernsehempfängers entspricht. Wenn das an eine ausgewählte Zeilenschaltungsleitung angelegte Betriebspotential eine Wechselspannung ist, wie hier dargestellt, wird die Zeitdauer zwischen den Impulsen so gewählt, daß sie innerhalb der dem Schwellenschaltelement 36 eigenen Zeitverzögerung bei der Wiederherstellung der ursprünglichen Schwellenspannung liegt. Bei dieser Betriebsweise wirkt das Schwellenschaltelement 36 grundsätzlich als Isoliervorrichtung, die sämtliche Leuchtelemente gegen eine Anregung isoliert, bis ein geeigneter Videosteuerimpuls angele^ wird, worauf anschließend sämtliche noch in dem Paket des Betriebspoteatials enthaltenen Impulse an das Leuchtelement 37 angelegt werden, ohne daß die Ursprungliche, normale Schwellenspannung des Schwellenvon einer Zeile zur

ment zur ^^ÄÄ3 angeregt so daß die GraustufaBkala get» det wird, die erforderlich ist, um Fernsehbilder auf einem ebenen Bildschirm mit ^^^Ζ^Τηί zu bringen. Die gleichzeitige Beend gung der Lrre-

gung sämtlicher f^?^^
einer gegebenen Zeilenschaltungsleitu^g ge
Erfindung stellt ^e» «^^^J^
Ausgle.chen der den g

nen Zeitverzögerung be. der Wiederherstellung der Schwellenspannung dar, da eine gegebene Ze.lenschaltungsleitung wahrend eine, Einzelbildes der darzubietenden V.deoinformat.on nur einmal mn dem Betriebspotential erregt zu werden'braucht

Durch die Verwendung von Schwellenschaltelementen mit den hier beschriebenen elektrischen Eigenschaften un Verein mit einer elektrolumineszenten Schaltungsanordnung in der das Leuchtelement als Kondensator wirkt und durch Betreiben einer Mehrzahl solcher elektrolumineszenter Schaltungen gemäß der Erfindung kann zur Erzielung einer Graustufenskala, die im wesentlichen der Grau-Stufenskala einer zur Darbietung zu bringenden Videoinformation entspricht, eine Vielzahl unterschiedlicher Lichtintensitäten erzeugt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Leuchtstärke steuerung mindestens eines lichtaussendenden Leuchtelementes, insbesondere für einen flachen Fernsehbildschirm, mit einer zum Erregen des Leuchtelements dienenden Impulsspannungsquelle, deren Impulse unabhängig von der jeweils gewünschten Leuchtstärke ausgebildet sind, und mit einer zum Leuchtstärkesteuern des Leuchtelements dienenden Sieuerspannungsquelle, die mit der Impulsspannungsquelle bzw. dem Leuchtelement in Steuerverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsspannungsquelle (14) wiederholt eine voibestimmie Anzahl von impulsen (50; 50 α) in einem vorgegebenen Zeitraum erzeugt und daß das Leuchtelement (37) hiervon in jedem vorgegebenen Zeitraum eine von der Steuerspannung abhängige, die Leuchtstärke bestimmende Anzahl von Impulsen erhält.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Gruppe (17 bis 21) und eine zweite Gruppe (22 bis 27) von Schaltungsleitungen derart zueinander angeordnet sind, daß sie Schaltstellen (16) bilden, deren Zahl der Zahl der Einzelpunkte der elektroluminiszenten Anordnung entspricht, daß ein Leuchtelement (37) und ein Schwellenschaltelement (36) zwischen jede der Schaltstellen (16) geschaltet ist, daß jedes der Schwellenschaltelemente (36) bei einem vorherbestimmten Schwellenspannungswert nach einer ihm eigenen Schaltverzögerung leitend wird, daß die Impulsspannungsquelle (14) an die erste Gruppe (17 bis 21) Schaltungsleitungen gelegt ist, wobei die Impulsspannung unter dem Wert der Schwellenspannung der Schwellenschaltelemente (36) liegt, daß die Steuerspannungsquelle vom Videosignal kontrollierte Spannungen an die zweite Gruppe (22 bis 27) von Schaltungsleitungen führt zur Erhöhung der Spannung über die Schwellenspannung der angeschlossenen Schwellenschalter (36) zur Erregung der Leuchtelemente (37) während einer Zeitspanne, die der Helligkeit der zur Darbietung zu bringenden Videoinformationen entspricht, und daß eine Einrichtung zum selektiven Beenden der Leitfähigkeit aller Schwellenschaltelemente (36) entlang einer ausgewählten Schaltungsleitung der ersten Gruppe (17 bis 21) vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Verzögerung der vom Videosignal kontrollierten Spannung um eine Zeitspanne, die eine Funktion der Amplitude der Videosignalinformation ist, vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschaltzeitverzögerung, die jedem der Schwellenschaltelemente (36) eigen ist, den Zeitpunkt bestimmt, an dem das Leuchtelement (37) Licht entsprechend der Videosignalinformation aussendet.

65 Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung eemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1

Bekannt sirfd Anordnungen zur Darbietung von InformatSonen in Form von Tafeln oder Platten insbesondere zweidimensionale Darbietungsyornchtuneen für die sichtbare Reproduktion elektronischer Videosignale, und Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern derartiger Anordnungen. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere das Anregen einer V.elzahl von Leuchtelementen entlang einer gegebenen Ze.le zu Zeitpunkten entsprechend der Amplitude der in der betreffenden einzelnen Zeilenleitung zur Anzeige kommenden Videoinformation. Sämtliche Leuchtelemente werden zum Schluß gleichzeitig ausgelöscht, so daß eine Grauskala geschaffen wird, die es der elektrolumineszenten Anordnung gestattet, schnell wechselnde Videosignalinformationen zur Darbietung zu bringen.

Bisher stößt die Entwicklung elektrolumineszenter Matrizen vom zwei dimensional Darbietungstyp auf zahlreiche Probleme. Einige dieser Probleme folgen aus oewissen Mindestanforderungen, die erfüllt werden müssen, um eine verläßliche Erregung und Entregung der einzelnen Leuchtpunkte sicherzustellen. Einige dieser Anforderungen sind folgende: Das Leuchtele.nent muß entsprechend der gespeicherten Videosignalinformation gesteuert werden; die zur Steuerung des Leuchtelementes verwendete Schaltvorrichtung muß eine scharf ausgeprägte Schwellenspannung aufweisen. Die Toleranz für d<e Schwellenspannung einer Vielzahl von Schwellenschaltvornchtungen muß sehr eng sein. Außerdem müssen die Leuchtelemente einen niedrigen Energieverbrauch haben und müssen sich für die Massenherstellung in geometrischen Formen eignen, die sich leicht in Bildschirmplatten, wie Flachbildschirmen einbauen lassen Ein bekannter Konstruktionstyp für eine elektrolumineszente Darbietungstafel ist das Kreuzgitter oder der X-Y-Typ. Die parallel angeordneten Elektroden dieses Konstruktionstyps sind in Streifen unterteilt und rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Obwohl derartige Tafeln im allgemeinen auf einem kartesischen Koordinatensystem beruhen, können sie, wenn erwünscht, auch auf einem Polarkoordinatensystem oder einem anderen System aufgebaut sein. Bei diesem Typ von Darbietungstafeln wird zwischen den ausgewählten X- und Y-Kreuzgitterlinien zur Erregung des elektrolumineszenten Elementes an deren Kreuzungspunkt eine Wechselspannung angelegt. In der Praxis besitzen derartige X-y-Bildschirmtafeln dieses Typs zahlreiche derartige Schaltstellen, deren jede eine Anschlußeinrichtung für ein Leuchtelement für die Bildung eines Punktes in der elektrolumineszenten Anordnung darstellt. Die Anregung ausgewählter Leuchtelemente würde die Darbietung vor Fernsehbildern oder sonstigen Informationsmustern oder Zahlen ermöglichen. Beim Versuch auf Bildschirmen vom Typ der A'-F-Darbietungstafel Bildei zu erzeugen oder zu reproduzieren, stößt man jedoch auf zahlreiche Probleme. Die Notwendigkeit, Betriebspotentiale nacheinander an aufeinanderfol gende Zeilen oder Spalten anzulegen, um die einzelnen Leuchtelemente nacheinander anzuregen, hat zui Folge, daß wegen der kapazitiven Querkoppelung ir dieser Anordnung auch unerwünschte Leuchtele mente angeregt werden.

Aus der FR-PS 15 47 955 ist ein Bildwiedergabe gerät zur Steuerung der Erregung einer großen An