DE1809006A1

DE1809006A1 - Schaltungsanordnung fuer Anzeigefelder aus Anzeigegliedern mit Elektrolumineszenzzellen

Info

Publication number: DE1809006A1
Application number: DE19681809006
Authority: DE
Inventors: Babb Burton Adams
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1967-11-15
Filing date: 1968-11-15
Publication date: 1969-07-24
Also published as: US3538380A; NL6816379A; FR1593162A

Description

Patentanwalt

7 Stuttgart-Eeuerbach

Kurze Str. 8

Burton A. Babb~3

INTERNATIONAL STANDARD ELEOO)RIO CORPORATION , NEtf YOBK

Schaltungsanordnung für Angeigefelder aus Anzeigegliedera mit Elektrolumineazenzzellen.

Die Priorität der Anmeldung Nr, 685 240, Gruppe 253, vom 15. Nov. 1967 in den Vereinigten Staaten von Amerika ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Anzeigefelder aus Anzeigegliedern mit Elektrolumineszenzzellen.

Bekannte Anzeigefelder aus Anzeigegliedern mit ELektrolumines-^ zellen sind in Eorm einer Matrixa aufgebaut. Dabei sind die Zeilen- und Spaltendrähte orthogonal angeordnet und diese Drähte an den Kreuzpunkten elektrisch getrennt. An Jedem Kreuzpunkt ist eine Reihenschaltung aus einer ELektrolumineszenzzelle und einem Gleichrichter angeordnet, der die Zellen vor Spannungen falscher Polarität sehützt, wenn andere ausgewählte Zellen erregt werden. Typische Beispiele für solche Anzeigefelder sind in den US-Patentschriften Nr. 2 818 531 und Nr. 2 774 813 zu finden.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Anzeigefelder besteht darin, dass mit Leckstrom behaftete Elektrolumineszenzzellen für eine richtige Betriebsweise benutzt werden müssen, da keine Mittel zur Entladung der Elektrolumineszenzaselle vorgesehen sind, wenn sie einmal zum Aufleuchten gebracht worden ist.

14. 11. 1968

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Daher muss der innere Widerstand der Elektrolumineszenzzelle zur Entladung benutzt werden, so dass die Anzeigesequenz des .Anzeigefeldes nur verhältnismäseig niedrig sein kann. Um die Betriebsgeschwindigkeit solcher "bekannten Anzeigefeider zu erhöhen, muss eine ElektrolumineszeiEaelle mit hohem Leckstrom gewählt werden, so dass der Wirkungsgrad des Anzeigefeldes abnimmt. Die in den genannten US-Patentschriften beschriebenen Anzeigefelder köänen ferner nicht mit Wechselstrom betrieben werden, weil der dort gezeigte Gleichrichter keinen Wechselstrom durchlässt. ...

ELektrolumineszenzzellen sind nicht polarisierte Anzeigeelemente._}mit DurchbruchsSpannungen, die weder in positiver noch negativer Sichtung überschritten werden dürfen. Der Lichtstrom dieser Zellen verhält sich proportional zur benutzten Frequenz und zur angelegten Spitzenspannung. Wenn die Elektrolumineszenzzelle in Gleichstromanlagen betrieben werden soll, so richtet sich die hochstzulässige Spitzengleichspannung nach der höchstzulässigen Durchbruchsspannung der Zelle. Soll die Zelle in einer Wechselstromanlage benutzt werden, so kann die Spitzenspannung an der Zelle etwas kleiner als die doppelte höchstzulässige Durchbruchsspannung sein, wenn das eingangsseitige Erregungssignal um ein in der Mitte liegendes Bezugspotential schwankt. Ferner ist der Lichtstrom einer Elektrolumineszenzzelle nicht der angelegten Spitzenspannung linear proportional; beispielsweise wird bei der Verdopplung der Spitzenspannung wesentlich mehr als der doppelte Lichtstrom der Zelle erhalten. Deshalb ist es erwünscht, dass jede gegebene Elektrolumineszenzzelle mit Wechselstrom betrieben wird, damit die grösstmÖgliche Lichtausbeute und bessere Kontrastverhältnisse erreicht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung für Anzeigefelder der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Anordnungen vermieden sind und bei der also ein vorteilhafter Betrieb mit Wechselstrom erfolgen kann. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreichtγ

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dass in jeden Anzeigeglied eine ELektroliial.Tieszenzzelle, ein Entladewiderstand und ein Gleichrichter alt den einen ihrer Anschlüsse verbunden Und,dass zwischen den anderen Anschlüssen der Elektrolumineszenzzele und des Entladungsviderstandes ein Kondensator angeordnet ist, dessen mit der Elektrolumlneseenzzelle verbundenem Belag ein erstes Betrieb spotential zugeführt wird und dessen alt dem Entla&ewiderstand verbundenem Belag das Bezugspotential zuführbar ist, und dass den anderen Anschlüssen des Entladewiderstandes und des Gleichrichters Über jeweils einen Widerstand ein dem Betrag nach höher als das erste Betriebspotential bemessenes sweites Betriebspotential zugeführt wird· Die Erfindung ist vorzugsweise für Anzeigefelder in Matrixform geeignet, auf die sich weitere Ausbildungen der Erfindung beziehen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l eine Schaltungsanordnung eines Teils eines Anzeigefeldes aus Anzeigegliedern mit Elektrolumineszenzzellen in Form einer typischen Hatrixanordnung gemäss der Erfindung,

Fig. 2 eine Darstellung der Spannungsverläufe an den in Fig.l eingezeichneten Funkten und

Fig.3 eine Darstellung der Spannungsverläufe an den in Fig.l. eingezeichneten Punkten für den Fall, in den eine Elektrolumineszenzzelle dunkel bleibt·

In Fig.l ist eine Anzeigematrix mit drei Zeilen und zwei Spalten gezeigt} an den Kreuzpunkten dieser Zeilen und Spalten sind Anzeigeglieder mit Elektrolumineszenzzellen angeordnet. Andere Anordnungen sind selbstverständlich auch möglich, insbesondere auch der Betrieb einer einzelnen Elektrolumineszenzzelle in der nachstehend angegebenen Veise. Im einzelnen enthält die Anzeigematrix in Fig.l erste Spaltendrähte 1 und 3, zweite Spalten-

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drähte S und 4 und die Zeil entrant e 5,6 und 7« Zwischen den ersten und zweiten SpaltendrMliten 1 und' 2 der -ersten Spalte ist ein Kondensator 8 eingefügt,. der der mit d©n Spaltendrähten 1 und 2 versehenen Spalte gemeinsam ist* Bin entsprechender Ebn&eneator 9"iet für die zweite Spalte vorgesehen. Die Werte der Kondensatoren -8 und 9 "betragen etwa 10 mal so viel wie die wirksame Kapazität der -ELekt-rolumineszenzizellen in einer Spalte« Der SpaltendraJit 1 ist über einen Gleichrichter 10 aa eine Spaiinungsquelle V* aageschlossen, mit der der Bpaltendraht 3 über einen Gleichrichter 11 in-gleicher Weise verbunden ist« Diese Gleichrichter sind den Spalten individuelle zugeordnet, la dem %alteaärab.t 1 ist eine KL ektro lumineszenz zelle 12 eagescKLosseii,, deren, anderer Anschluss fiber einen Widerstand IJ mit te» Spaltendrahtfs verbunden ist.Bin Gleichrichter 14 verbindet den Zeilendraht 5 mit dem gemeinaeiieii Terbindimgepunkt der llektro-Immineeaeiizjselle 12 und des Widerstände 15* Bio 13 und 14- "bilden ein Kreuzptmkt- oder laaeigeglieaj in iPig« 1 mit 15 Ibezeiciaiiet lot· Die aaclersa in Fig. 1 sind mit den JKLfforn 16 Mo 130 ToegeIclmiDt im,& wolaea entsprechend« Elemente IS₉ 13 "⁰^-A 1¹^ innerhal^ tor stelohpunlcbiertien Jtteteiacaa auf # MIe lazoigeclleder arbeiten ia cher Weise ι und deshalb TbesieliA οΙοΜ.Αο Srläut'erung ia fol gendem nur auf dm« Anzeigeglied 15* Zwischen der Sp T und den Hatriaemdrihten 2,4,5 »6 raid y'simd Widerstände 21 bis 2^^angeorto©t# ISseneo sSjad Bchalttr-ansistören 26 Ms 50 an di^ Matri»irähte engeschlossen· -Biese" ffranDietoseii schelten dl® Matrlxdyälite eelekfciT ·βη. den Srdpetentialleiter, sodass sich die KLelcbrolumineseenzzellen Ia den Jjieeigegliedern 15 bis 3D «selektiv elnsehmltiia. lassen.-Die Basen der fransistoren 26 bis 30 sind-mit eimer ßteiiereinriciitiimg 31 verbunden., die dien© Transistoren selektiv ein-'und aus schalt en, so. dass di© genannten Hatrixdrähte eelektiv an den. Spdpotentialleiter geschaltet werdea köaneii_#" Die eteuereinrlchtung ist von be-, kannter Art. Di® "Widerstand* 21 bis 25 sind !testwiderstand©

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INSPECTED

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für die !Transistoren 26 bis 30.

Matrix in Fig.l ist nur teilweise dargestellt, und die Kondensatoren 8,9 und die Gleichrichter 10, 11 sind auch für die nicht dargestellten Inzeigeglieder in der entsprechenden Spalte gemeinsam vorgesehen.

Die Werte der Kondensatoren 8 und 9 sind gross im Verhältnis zur Ge samt kapazität aller Elektrolumineszenzzellen in den entsprechenden Spalten, Sin ausreichendes Verhältnis liegt dann vor, wenn die Kapazität der Kondensatoren 8 und 9 etwa 10 mal so gross wie die Q-e samt kapazität aller Elektrolumineszenz ζ eil en in der "betreffenden Spalte ist.

Im einzelnen wird nun die Arbeitsweise eines Anieigegliedes, und zwarjäes Anzeigegliedes 15, anhand dar Fig. 2 beschrieben. Die in den Figuren 2A, 2B,20 und 2D erscheinenden Spannungsverläufe gehören zu den Punkten Α,Β,Ο und D der Fig.l. Die I"ig.2E zeigt die Spannung an der Elektrolumineszenzzelle 12 in Abhängigkeit von der Zeit ( Jig.20 minus Fig.2D). Die Figuren 2A und 2B zeigen die Spannungen an den Matrixdrähten 5 und 2, die für die Erregung der Elektrolumineszenzzelle 12 nötig sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Spannung V₁ halb so gross wie die Spannung V, doch können die Spannungen auch anders gewählt werden. Der Spannungβverlauf der Fig.

20 gehört zur Spannung am Verbindungspunkt ELektrolumineszenzzelle 13/ Widerstand 13, und der Spannungsverlauf der Fig. 22 gibt die Spannung am Spaltendraht 1 wieder..

Im Ruhezustand sind die Transistoren 26 und 28 ausgeschaltet, wobei eine konstante Gleichspannung V über die Widerstände

21 und 23 an die Matrixdrähte 2 und 5 gelegt wird. Die zu dieser Zeit am Punkt 0 auftretende Spannung ist V. Di» Spannung am Punkt D beträgt flr« V, die sich aus der Spannung —g des Kondensators 8 und der Spannung V des Punktes B zusammensetzt»

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Die Spannung an der H-ekferolumineszenzzell© 12 beträgt des» ι „ γ

halb -| , die der Spannung am Punkt G minus der Spannung am 3?unkt D entspricht. Venn die Elettroiiominesizenzzelle 12 eingeschaltet werden soll, wird zum Zeitpunkt t, der ffirpisistor 26 durch die Steuereinrichtung 31 eingeschaltet, so dass Erdpotential aum Hatrixdraht 2 gelangt ( s.Pig.2B). Zu die-" sem Zeitpunkt springt die Spannung an der Elettrolurainessenzaelle 12 plÄtzlich von—Jr auf + «* , wobei die Spannung am Punkt 0 auf V bleibt und die Spannung am Punkt D auf ·| abfällt. Der grösete Teil der Spanniaiigsanderung wirkt auf öLe KLekbroluminesseiazsselle 12 ein_s da der Kondensator 8 im Verhältnis aur Gesamtkapazität aller ELefcbrolumineszenzaellen in jeder Spalte gross ist. Zum Zeitpunkt tg schaltet der Transistor 26 aus, und di® Spannung ¥ wird damit wieder an den Ha= trixdraht 2 gelegt. Dadurch wird bewirkt, dass die Spannung am Punkt G plotsslich von Y auf 2¥ steigt (Spannung V des Punk-

V V

tes B plue Spannung i des Kondensators 8 plus SpaBnung -^ der iO.ektrolumineszenzzell0 12), wobei die Spannung am Punkt O dann mit einer Zeitkonstante ICS auf ¥ zurückgeht ( H ist der ¥©rt des Miderstsuides IJ, O ist die wirksame Kapazität der Elektroluiiineszeiassiaelle 12). Da die Spannung an der Elek» trolumineszeiLzzelle 12 der SpaBuraag am Punkb C minus der Spannung am Punkt D entspricht, geht die Zellensrpannung ebenfalls

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mit einer Zeit konstante IC₅ doch von + ^ auf - -g zurück. Während der betrachteten Zeitabschnitte war der Transistor 28 ausgeschaltet, wobei am Zeilendraht 5 eine konstante Spannung V lag, die bei.der Einschaltung des Transistors 26 über die Gleichrichter 14· auf den, Punkt G einwirken konnte.

Um einen konstanten Idchtstrom der Elektroluminesssenzzelle 12 su erreichen, muss die Zelle - wie oben ausgeführt - mit Wechselstrom betrieben werden. Das heisst, dass der Zündimpuls mit der Breite tg - t^ in Iig.2B periodisch as das Anzeigeglied 15 angelegt werten muss,· so wie es zu den Zeitpunkten

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t, υηά t^ (s,Fig.2B) geschieht, damit die Wechselspannung an der Elektrolumineszenzzelle 12 wie in Fig. SE entsteht.

Aus Fig.2 ergibt sich, dass die von Spitze zu Spitze gemessene Spannung an der Elektrolumineszenzzelle 12 während der beschriebenen Folge von Vorgängen etwa so gross wie die Spannung IT ist. Diese Spitzenspannung der 0-rösse Y wird einer Elektrolumineszenzzelle 12 zugeführt, deren

höchst zulässige Betriebsspannung nur «g beträgt. Die Zelle wird nicht zerstört, weiljlie angelegte Höchst spannung nicht den Wert von -κ, bezogen auf das Erdpotential, übersteigt. In dieser Weite ist es möglich, mehr Licht von einer gegebenen Elektrolumjneszenzzelle zu erhalten, als bei einem Gleichspannungsbetrieb zu erzielen wäre·

Das beschriebene Anzeigeglied kann in matrixförmigen Anzeigefeldern verwendet werde* bei denen eine Abtastung der Anzeigeglieder und eine Ansteuerung bestimmter Anzeigeglieder erwünscht ist. Wenn z.B. das Aufleuchten der Elektrolumineszenzzellen einer Matrixzeil φ «gewünscht wird, dann werden dtr der abgetasteten Zeile Eugeor&v/j« !transistor ausgeschaltet -md die den Spalten zugeordneten ~f iteoren mittels der Steuereinrichtung 31 nacheinander wiut ,.:. .1 eingeschaltet, so dass Impuls züge nach Fig.SB entstehen. Das gleichzeitige Aufleuchten von zwei oder mehr Zeilen ist ebenfalls möglich, wobei jm dann ü* entsprechenden Zeilentransistoren angesteuert und die Spaltentransistoren abgetastet werden müssen. Wenn das j Aufleuchten bestimmter Elektrolumineszenzzellen einer Spalte während des Abtastvorganges nicht gewünscht wird, dann muss der entsprechende*Zeilentransistor zu demjenigen Zeitpunkt eingeschaltet werden und Erdpotential an den betreffenden Zeilendraht legen, in dem das Steuersignal an die nicht zu erregende Elektrolumineszenszelle gelangt. Fig.3 zeigt die Spannungsverläufe für den Fall, in dem eine Zelle dunkel bleiben soll, wenn das Steuersignal auf dem zugeordneten SpaltendtjL'ht eintrifft.

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ORIGINAL INSPECTED

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Sine praktische Ausführung eines Anaeigefeldss gemäss der Erfindung hatte 6 Zeilen und 10 Spalten. Die Widerstände und Kondensatoren mit den folgenden Werten ergab bei einer letriebsfrequenz von etwa 400 feldanzeigen pro Sekunde ein zufriedenstellendes Ergebnis! ,

Widerstände Sl bis 25 - de #7 KiL Widerständen « «Je S,5 Mfl.

Kondensatoren 8 und 9 - Je 0,025//.F'.

9 Patentansprüche,

2 Bl.Zeichnungen,^Figuren.

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Claims

Burton A. Babb-3 -9- Patentanspruoh·

1. Schaltungsanordnung für Anzeigefelder aus Anzeigegliedern mit Elektrolumineszenzzellen, daduroh gekennzeiohnet, dass in jedem Anzeigeglied (15..*) eine Elektrolumineszenz ζ eile (12), ein Entladewiderstand (13) und ein Gleichrichter (14) mit den einen ihrer Anschlüsse verbunden sind, dass zwiaohen den anderen Anschlüssen der Elektrolumineszenzzelle und des Entladewiderstandes ein Kondensator (8) angeordnet ist, dessen mit der Elektrolumineszenzzelle verbundenem Belag ein erstes Betriebspotential (V-) zugeführt wird und dessen mit dem Entladewiderstand verbundenem Belag das Bezugspotential zuführbar ist, und dass den anderen Anschlüssen des Entladewi- ^j derstandes und des Gleichrichters über jeweils einen Widerstand (21,23) ein dem Betrag nach höher als das erste ί Betriebspotential bemessenes zweites Betriebspotential (V) zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, dass das Bezugspotential mittels eines elektronischen Schalters (26) in !Form von Impulsen dem gemeinsamen Verbindungspunkt (B) des Kondensators und des Entladewiderstandes zuführbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet,* dass das Bezügspotential mittels eines weiteren elek- m tronisohen Sohalters (28) in !form von· Impulsen dem anderen Anschluss (A) des Gleiohriohters zuführbar ist.

4* Schaltungsanordnung naoh Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, dass das erste Betriebspotential (V₁) dem gemeinsamen Verbindungspunkt (D) der Elektrolumineszenzzelle und des Kondensators über einen weiteren Gleiohriohter (10) zugeführt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Burton A. Babb-3 -1Ό-

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch. 1, dadurch, gektnnzeioh-· net, dass die erste Betriebsspannung (V₁) halb so gross wie die zweite Betriebsspannung (Y) gewählt ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch, gekennzeichnet, dass die elektronischen Schalter (26,28) mittels einer Steuereinrichtung (31) selektiv steuerbar sind.

7· Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüohe 1 bis 6 in Matrixform, dadurch gekennzeichnet, dass je Spalte die anderen Anschlüsse der Elektrolumineszenzzellen an einen ersten Spaltendraht (I)¹ und die anderen Anschlüsse der Entladewiderstände an einenzweiten Spaltendraht (2) angeschlossen sind, dass der Kondensator (8), der weitere Gleichrichter (10) und der an den zweiten Spaltendraht (2) angeschlossene elektronische Schalter und Widerstand je Spalte nur einmal vorgesehen ist, dass je Zeile die anderen Anschlüsse der Gleichrichter an einen Zeilendraht (5) angeschlossen sind und dass der an diesen Zeilendraht angeschlossene elektronische Schalter und Widerstand je Zeile nur einmal vorgesehen ist·

8* Schaltungsanordnung nach Anspruch 7» dadurch, gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) derart ausgebildet ist, dass sie die elektronischen Spaltensehalter (26,27) nacheinander leitend steuert und dass sie zweoks Erregung der Elektrolumineszenzssellen in einer Zeile (15,16) den zugehörigen elektronischen Zellenschalter (28) sperrt und zwecks Niehterregung der Blektrolumineazenzzellen in anderen Zeilen die zugehörigen elektronischen Zellenschalter (29,30) leitend steuert.

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Schaltungsanordnung naoh Anepruoli β» daduroh gekennieiohnet, dass die Steuereinriohtung (31) beim Abtaetyorgang zweoke Nioiiterregung einer einealnen Elektrolumineszenzzelle den zugehörigen elektroniaohen Zeilenaohalter nur während dtβjenigen Zeitabschnitts leitend steuert, in dem auch der zugehörige Spalteneohalter leitend gesteuert wird.