Устройство управления тонкопленочной электролюминесцентной панелью

 

Изобретение относится к средствам отображения информации, в частности к тонкопленочным электролюминесцентным панелям, и предназначено для увеличения яркости тонкопленочных электролюминесцентных панелей переменного тока. Технический результат - повышение яркости свечения тонкопленочной электролюминесцентной панели - достигается за счет возбуждения индикаторных панелей знакопеременным симметричным напряжением. Устройство управления тонкопленочной электролюминесцентной панелью содержит двунаправленные и однонаправленные полупроводниковые элементы с отрицательным дифференциальным сопротивлением, источник переменного напряжения, фазные шины, причем каждый электрод панели соединен с двунаправленным полупроводниковым элементом, связанным по возбуждению с однонаправленным полупроводниковым элементом. Однонаправленные элементы строк связаны между собой последовательно по возбуждению и однонаправленные элементы столбцов также связаны между собой последовательно по возбуждению, а каждый из них подключен через нагрузочный резистор к соответствующей фазной шине. 4 ил.

Изобретение относится к средствам отображения информации, в частности к тонкопленочным электролюминесцентным панелям, и предназначено для увеличения яркости тонкопленочных электролюминесцентных панелей переменного тока.

Известно устройство управления тонкопленочной электролюминесцентной панелью содержащее матрицу индикаторных элементов, расположенных на пересечении взаимно ортогональных прозрачных и непрозрачных электродов тонкопленочной электролюминесцентной панели, являющихся соответственно ее столбцами и строками, каждый из которых подключен к соответствующим ключевым элементам, несколько источников напряжения и ключей (см. патент США N 4823121, кл. G 09 G 3/30, 1989).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве индикаторные элементы - тонкопленочные электролюминесцентные конденсаторы - возбуждаются импульсами напряжения постоянной амплитуды.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство управления тонкопленочной электролюминесцентной панелью, содержащее матрицу индикаторных элементов, расположенных на пересечении взаимно ортогональных прозрачных и непрозрачных электродов тонкопленочной электролюминесцентной панели, являющихся соответственно ее столбцами и строками, каждый из которых подключен к соответствующим ключевым элементам, несколько источников напряжения и ключей (см. патент США N 4962374, кл. G 09 G 3/30, 1990) и принятое за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве индикаторные элементы - тонкопленочные электролюминесцентные конденсаторы - возбуждаются импульсами напряжения постоянной амплитуды.

Сущность изобретения заключается в создании устройства управления тонкопленочной электролюминесцентной панелью с увеличенной яркостью свечения, содержащего двунаправленные и однонаправленные ключевые элементы, источник переменного напряжения, фазные шины, причем каждый электрод тонкопленочной электролюминесцентной панели соединен с двунаправленным ключевым элементом, каждый двунаправленный ключевой элемент связан по возбуждению с однонаправленным ключевым элементом, а однонаправленные ключевые элементы строк связаны между собой последовательно по возбуждению, и однонаправленные ключевые элементы столбцов связаны также между собой последовательно по возбуждению, и каждый однонаправленный ключевой элемент подключен к одной из фазных шин.

Технический результат - повышение яркости свечения тонкопленочной электролюминесцентной панели - достигнут за счет возбуждения индикаторных элементов панели знакопеременным симметричным напряжением.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве управления тонкопленочной электролюминесцентной панелью, содержащем матрицу индикаторных элементов, расположенных на пересечении взаимно ортогональных прозрачных и непрозрачных электродов тонкопленочной электролюминесцентной панели, являющихся соответственно ее столбцами и строками, каждый из которых подключен к соответствующим ключевым элементам, несколько источников напряжения и ключей, особенность заключается в том, что содержит двунаправленные и однонаправленные полупроводниковые элементы с отрицательным дифференциальным сопротивлением, источник переменного напряжения, фазные шины, причем каждый столбец подключен через двунаправленный полупроводниковый элемент к общей шине, каждый двунаправленный полупроводниковый элемент столбца связан по возбуждению с соответствующим однонаправленным полупроводниковым элементом столбца, а управляющие выводы двунаправленных полупроводниковых элементов столбцов соединены с управляющей шиной, однонаправленные полупроводниковые элементы столбцов связаны между собой последовательно по возбуждению, причем первый из них имеет вход запуска, их катоды подключены к общей шине, а их аноды соединены с соответствующими фазными шинами через нагрузочные резисторы, каждая строка подключена через двунаправленный полупроводниковый элемент и ключ к источнику переменного напряжения, причем ключ имеет свою цепь управления, каждый двунаправленный полупроводниковый элемент строки связан по возбуждению с соответствующим однонаправленным полупроводниковым элементом строки, однонаправленные полупроводниковые элементы строк связаны между собой последовательно по возбуждению, причем первый из них имеет вход запуска, их катоды подключены к общей шине, а их аноды соединены с соответствующими фазными шинами через нагрузочные резисторы, а столбцы подключены через ключ к источнику переменного напряжения, причем ключ имеет свою цепь управления.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразования на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования: - дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений; - замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены; - исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.); - увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов; - выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала; - создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертежах представлено: На фиг.1 изображена электрическая схема устройства управления тонкопленочной электролюминесцентной панелью.

На фиг. 2 представлена вольт-амперная характеристика однонаправленного полупроводникового элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

На фиг. 3 представлена вольт-амперная характеристика двунаправленного полупроводникового элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

На фиг. 4 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства управления тонкопленочной электролюминесцентной панелью.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Устройство содержит матрицу индикаторных элементов, расположенных на пересечении взаимно ортогональных прозрачных электродов (столбцов) 1-6 и металлических электродов (строк) 7-12 (фиг. 1). В общем случае панель состоит из m строк и n столбцов, а количество индикаторных элементов равно mхn.

Индикаторный элемент представляет собой тонкопленочный электролюминесцентный конденсатор, полученный последовательным нанесением на стеклянную подложку пяти слоев: прозрачного электрода, диэлектрика, люминофора, диэлектрика, металлического электрода.

Каждая строка тонкопленочной электролюминесцентной панели (ТПЭЛП) соединена с одним выводом двунаправленного ключевого элемента 13, в качестве которого применен двунаправленный полупроводниковый элемент (ДПЭ) с отрицательным дифференциальным сопротивлением (ОДС). Вторые выводы всех ДПЭ с ОДС 13 объединены шиной 14, подключенной через ключ 15 к источнику переменного напряжения 16. Каждый ДПЭ с ОДС 13 связан по возбуждению с однонаправленным ключевым элементом 17, в качестве которого применен однонаправленный полупроводниковый элемент (ОПЭ) с ОДС. Связь может быть, например, оптоэлектронной на основе линейки ОПЭ с ОДС 17 излучающих в инфракрасной области и фоточувствительных ДПЭ с ОДС 13. ОПЭ с ОДС 17 связаны между собой последовательно по возбуждению, причем их первые выводы объединены общей шиной. Связь может быть любой известной, например, объемной плазменной в полупроводниковой линейке элементов с ОДС по общему слою. Вторые выводы всех ОПЭ с ОДС 17 соединены через нагрузочные резисторы 18 с соответствующими фазными шинами 19-21.

Каждый столбец ТПЭЛП соединен с одним выводом ДПЭ с ОДС 22, вторые выходы которых подключены к общей шине, а управляющие выводы объединены управляющей шиной 23. Каждый ДПЭ с ОДС 22 связан по возбуждению с ОПЭ с ОДС 24. Связь может быть, например, оптоэлектронной на основе линейки ОПЭ с ОДС 24 излучающих в инфракрасной области и фоточувствительных ДПЭ с ОДС 22 или схемотехнической - на основе включенного диода между управляющим электродом ОПЭ с ОДС 24 и дополнительным управляющим электродом ДПЭ с ОДС 22. ОПЭ с ОДС 24 связаны между собой последовательно по возбуждению, причем их первые выводы объединены общей шиной. Связь может быть любой известной, например, объемной плазменной в полупроводниковой линейке элементов с ОДС по общему слою. Вторые выводы всех ОПЭ с ОДС 24 соединены с соответствующими фазными шинами 25 - 27 через нагрузочные резисторы 28.

Столбцы 1 - 6 объединены шиной 29, подключенной к одному выводу ключа 30, другой вывод которого соединен с источником переменного напряжения 16.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Перед описанием принципа действия предложенного устройства отметим следующее.

Устройство управления ТПЭЛП работает в режиме последовательного перебора (сканирования) строк при одновременном высвечивании необходимых индикаторных элементов в пределах сканируемой строки.

Возбуждение (высвечивание) индикаторных элементов - тонкопленочных электролюминесцентных конденсаторов - производится переменным током при приложении к ним напряжения, амплитуда которого превышает пороговое напряжение электролюминесценции U_th160 В. В устройстве, принятом за прототип, это реализуется коммутацией индикаторных элементов в цепи различных источников постоянного напряжения противоположных знаков. В предлагаемом устройстве тонкопленочные электролюминесцентные конденсаторы коммутируются в цепь источника переменного напряжения 16, значение которого превышает U_th.

В исходном состоянии ОПЭ с ОДС 17 и ДПЭ с ОДС 13 всех строк выключены за счет выбора амплитуды постоянного напряжения питания U_{19 пит}, U_{20 пит}, U_{21 пит} и переменного напряжения U₁₆ (U₁₆ > U_th), а также сопротивления резисторов 18, так что линия нагрузки пересекает вольт-амперную характеристику (ВАХ) ОПЭ с ОДС 17 (фиг.2) в трех точках (а, б, в), а линия нагрузки на вольт-амперной характеристике ДПЭ с ОДС 13 (фиг.3) пересекает ее также в трех точках (а, б, в) в квадранте I и в трех точках (г, д, е) в квадранте III.

После подачи на вход запуска 31 импульса запуска U_{31 зап} ВАХ ОПЭ с ОДС 17 строки 7 деформируется. ОПЭ с ОДС 17 включается на время действия напряжения U_{19 пит}. Протекающий через включенный ОПЭ с ОДС 17 ток создает импульс возбуждения, который распространяется как в сторону ОПЭ с ОДС 17 строки 8, так и в направлении ДПЭ с ОДС 13 строки 7, деформируя ВАХ этих элементов до положения, достаточного для их включения при появлении напряжения питания U_{20 пит} и переменного напряжения U₁₆ соответственно.

Аналогично, в исходном состоянии ОПЭ с ОДС 24 и ДПЭ с ОДС 22 всех столбцов выключены за счет выбора амплитуды постоянного напряжения питания U_{25 пит}, U_{26 пит}, U_{27 пит} и переменного напряжения U₁₆, а также сопротивления резисторов 28. После подачи на вход запуска 32 импульса запуска U_{32 зап} ВАХ ОПЭ с ОДС 24 столбца 1 деформируется. ОПЭ с ОДС 24 включается на время действия напряжения U₂₅. Протекающий через включенный ОПЭ с ОДС 24 ток создает импульс возбуждения, который распространяется как в сторону ОПЭ с ОДС 24 столбца 2, так и в направлении ДПЭ с ОДС 22 столбца 1, деформируя ВАХ этих элементов, с одной стороны, до положения, достаточного для включения ОПЭ с ОДС 24 столбца 2 при появлении напряжения питания U_{26 пит} и, с другой стороны, недостаточного для включения ДПЭ с ОДС 22, который может включиться только при подаче на управляющую шину 23 импульса управления U_{23 упр}.

Дальнейшее пояснение работы устройства управления ТПЭЛП выполнено согласно временным диаграммам (фиг. 4).

Пусть при сканировании строки 7 необходимо высветить индикаторные элементы 33 и 34, расположенные на пересечении этой строки и соответственно столбцов 1 и 5.

На фазную шину 19 в течение времени сканирования строки 7 T₁ подано напряжение питания U_{19 пит}. Напряжения на фазных шинах 20, 21 в этот период отсутствуют. После подачи на вход запуска 31 импульса запуска U_{31 зап} ОПЭ с ОДС 17 строки 7 включен на время действия U_{19 пит}, а ДПЭ с ОДС 13 строки 7 выключен до замыкания ключа 15 и появления на шине 14 переменного напряжения U₁₆. Ключ 15 будет замкнут после открывания ДПЭ с ОДС 22, соединенных со столбцами, на которых находятся необходимые для формирования изображения индикаторные элементы в пределах сканируемой строки 7.

Открывание ДПЭ с ОДС 22 производится следующим образом. Ключ 30 замкнут (напряжение на управляющем входе 37 - высокое), на столбцы 1 - 6, а значит, и на ДПЭ с ОДС 22 по шине 29 подано переменное напряжение U₁₆. На фазные шины 25, 26 и 27 в чередующемся порядке поступают напряжения питания U_{25 пит}, U_{26 пит}, U_{27 пит}, причем каждое из них действует в течение равного времени. После подачи на вход запуска 32 импульса запуска U_{32 зап} ОПЭ с ОДС 22 столбца 1 включен на время действия напряжения U_{25 пит} t₁; ДПЭ с ОДС 22 столбца 1 также включен, за счет передачи возбуждения от ОДС с ОПЭ 22 и одновременной подачи на управляющую шину 23 импульса управления U_{23 упр}. При снятии импульса управления U_{23 упр} и дальнейшем распространении импульса возбуждения по цепи ОПЭ с ОДС 24 синхронно с импульсами фазного напряжения U_{25 пит}, U_{26 пит}, U_{27 пит} ДПЭ с ОДС 22 столбца 1 продолжает находиться в открытом состоянии в отсутствие управляющего воздействия. Включение ОПЭ с ОДС столбца 5 происходит в период действия фазного напряжения U_{26 пит} t₅ при поступлении на него импульса возбуждения от ОПЭ с ОДС столбца 4. ДПЭ с ОДС 22 столбца 5 также включен за счет передачи возбуждения от ОДС с ОПЭ 22 и одновременной подачи на управляющую шину 23 импульса управления U_{23 упр}.

После того как открыты ДПЭ с ОДС 22, соединенные со столбцами, к которым подключены формирующие изображение индикаторные элементы (в данном случае столбцы 1 и 5), ключ 15 замыкается (напряжение на управляющем входе 38 - высокое) и на шину 14 подается переменное напряжение U₁₆, а ключ 30 размыкается спустя некоторое время (тау), достаточное для того, чтобы ДПЭ с ОДС 22 столбцов 1 и 5 остались в открытом состоянии. В результате открывается ДПЭ с ОДС 13 строки 7 и индикаторные элементы 33 и 34 коммутируются в цепь источника знакопеременного напряжения 16, при этом происходит их высвечивание.

По окончании высвечивания этих индикаторных элементов (период t_ИЭ), в течение времени t_исх происходит возврат открытых ДПЭ с ОДС 13 и 22 в исходное непроводящее состояние. Это обеспечивается размыканием ключа 15 при подаче на вход 38 сигнала низкого уровня и снятием с этих элементов переменного напряжения U₁₆.

Так как от ОПЭ с ОДС 17 строки 7 подан импульс возбуждения на ОПЭ с ОДС 17 строки 8, то последний открывается подачей на фазную шину 20 напряжения U_{20 пит} (Т₂, фиг.4), тем самым обеспечивается переход к следующей строке 8. Напряжения на фазных шинах 19, 21 в этот период отсутствуют.

Работа схемы управления ТПЭЛП при выборе строки 8 полностью аналогична рассмотренному выше процессу высвечивания индикаторных элементов 33 и 34. На фиг.4 представлены временные диаграммы при возбуждении индикаторных элементов 35 и 36, расположенных на пересечении строки 8 и соответственно столбцов 2 и 3.

Кадр изображения считается сформированным после выполнения описанных выше действий для всех строк панели.

Предложенное устройство выгодно отличается от прототипа увеличенным значением яркости свечения тонкопленочной электролюминесцентной панели. Указанное достоинство предлагаемого изобретения достигнуто за счет возбуждения индикаторных элементов ТПЭЛП знакопеременным напряжением в течение всего времени их высвечивания, что обеспечивается введением источника знакопеременного напряжения и двунаправленных коммутирующих элементов. При таком возбуждении индикаторного элемента яркость его свечения имеет высокое значение на протяжении всего времени приложения переменного напряжения (период t_ИЭ, фиг. 4). Следовательно и усредненная за время кадра яркость свечения ТПЭЛП, работающей в режиме построчного сканирования срок, также выше. Причем возбуждение индикаторных элементов может выполнятся как синусоидальным напряжением, так и знакопеременным симметричным напряжением произвольной формы. В устройстве, принятом за прототип, возбуждение индикаторного элемента выполняется одиночными импульсами постоянной амплитуды и он высвечивается лишь в течение небольшой части времени подачи этого импульса, средняя яркость свечения ТПЭЛП снижена.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий: - средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в радиоэлектронной промышленности, при производстве и разработке средств отображения информации, в частности плоских матричных дисплеев с улучшенными характеристиками; - для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Устройство управления тонкопленочной электролюминесцентной панелью, содержащее матрицу индикаторных элементов, расположенных на пересечении взаимно ортогональных прозрачных и непрозрачных электродов тонкопленочной электролюминесцентной панели, являющихся соответственно ее столбцами и строками, каждый из электродов столбцов и строк подключен к одному выводу соответствующего ключевого элемента, а также ключи и ключевые элементы, отличающееся тем, что устройство содержит источник переменного напряжения и нагрузочные резисторы, а ключевые элементы выполнены в виде двунаправленных и однонаправленных полупроводниковых элементов с отрицательным дифференциальным сопротивлением, вторые выводы двунаправленных полупроводниковых элементов, подключенных к электродам столбцов, соединены с общей шиной, каждый двунаправленный элемент столбца связан по возбуждению с соответствующим однонаправленным полупроводниковым элементом столбца, а управляющие выводы двунаправленных полупроводниковых элементов столбцов соединены с управляющей шиной, однонаправленные полупроводниковые элементы столбцов связаны между собой последовательно по возбуждению, причем первый из них имеет вход запуска, их катоды подключены к общей шине, а аноды соединены с соответствующими фазными шинами через нагрузочные резисторы, вторые выводы двунаправленных полупроводниковых элементов, подключенных к электродам строк, объединены и подключены через ключ к источнику переменного напряжения, каждый двунаправленный полупроводниковый элемент строки связан по возбуждению с соответствующим однонаправленным полупроводниковым элементом строки, однонаправленные полупроводниковые элементы строк связаны между собой последовательно по возбуждению, причем первый из них имеет вход запуска, их катоды подключены к общей шине, аноды соединены с соответствующими фазными шинами через нагрузочные резисторы, электроды столбцов объединены и подключены через ключ к источнику переменного напряжения, причем ключи имеют свои цепи управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4