DE2318749A1 - Gasentladungs-anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Patentanwälte

8 f.iii:_t-.V.-;· 2 _{i:5e April}

Sperry Rand Corporation« New York/JSA

Gasentladungs-Anzeigevorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine GIeIchspannungs-Gasentladungs-Anzeigevorriohtung und insbesondere auf eine Vorrichtung dieser Art* bei der die Gasentladung zu Speicher zwecken aufrecht erhalten werden kann.

Ee sind Gleichspannungs-Gasentladungs-Anzeigevorrichtungen mit einer Vielzahl von Gasentladungs-Anzeigespeicherzellen bekannt, üblicherweise wird ein die Gleichstrom-Gasentladung aufrecht erhaltendes Potential mit einer Amplitude zwischen den ZUnd- und Löschpotentialen für die Gasentladung der Zelle längs der Anordnung der Speicherzellen angelegt· Auf diese Welse bleibt die Zelle, wenn eine Gasentladung selektiv in einer Zelle gezündet wurde, gezündet und stellt damit einen Speicher dar· In ähnlicher Weise bleibt eine einmal gelöschte Zelle gelöscht» bis sie selektiv wieder gezündet wird. Eine Art einer derartigen Gasentladungsanzeigevorrichtung ist in der Technik als adressiertes x-y-Anzeigefeld bekannt. Bei derartigen Vorrichtungen ist

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eine Anzahl von Anoden orthogonal in bezug auf eine Anzahl von Kathoden angeordnet, wobei deren Schnittpunkte ein x=y« Gitter bilden. Das Qleichspannungs-Aufreehterhaltungs«- potential wird zwischen allen Kathoden und allen Anoden angelegt· Zur selektiven Zündung einer Zelle wird das Potential an einer ausgewählten x-Elektrode und an einer ausgewählten y-Elektrode derart erhöht, daß lediglich das Potential am Schnittpunkt der ausgewählten Elektrode das Zündpotential des Gases übersteigt» so daß eine Entladung in der ausgewählten Zelle gezündet wird. Nach Beseitigen der vergrößerten Potentiale hält das Aufrechterhaltungs= potential die Entladung aufrecht. Ein ähnliches Verfahren wird beim Löschen einer gezündeten Zelle verwendet, und zwar werden die Potentiale an einer ausgewählten x-Elektrode und einer ausgewählten y-Elektrode verringert.

Gleichspannungs-Gasentladungs-Anzeigevorrichtungen, die eine Vielzahl von Speicherzellen mit daran angelegten Gleichspannungs-Aufrechterhaltungspotentialen aufweisen, können außerdem ausgewählte Speicherzellen durch selektives Zuführen einer Vorionisation an diese Zellen zünden«. Derartige Vorrichtungen sind in den deutschen Patenten »..o»oo und ...... ο.... (deutsche Patentanmeldungen P 21 57 312 »6 und P 22 jj4 296.7) beschrieben.

Es hat sich bei derartigen Anzeigefeldern herausgestellt, daß bei Anlegen von Auf rechterhaltungspotentialen längs der Speicherzellen in vielen Fällen ein Punkenübersohlag zwischen den Zellenelektroden auftritt* so daß sich eine unstabile Anzeige oder eine Beschädigung der Vorrichtungen ergibt. Eine bekannte Lösung dieses Problems der fehlenden Stabilität bestand darin, einen Widerstand in Reihe mit jeder der Anzeigezellenentladungen zu verwenden,, wodurch

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der Stromfluß begrenzt und damit eine Funkenüberschlagsbildung ausgeschlossen wurde. Bei vielen Anwendungen dieser Anzeigefelder ist es häufig anzustreben» große Anordnungen von Anzeige-Speicherzellen zu verwenden. Bei derartigen Anzeigefeldern ergibt die Verwendung einer großen Anzahl von einzelnen Widerständen erhebliche Konstruktionsschwierigkeiteno Weiterhin ist es nicht möglich» einen einzigen Widerstand in Reihe mit einer Zellenanordnung zu verwenden» well der aufgrund der Zündung mehrerer Zeilen gezogene Strom einen Spannungsabfall längs des Serienwiderstandes ergibt, so daß die Aufrechterhai tungsspannung, die längs der Zellenanordnung erscheint» verringert ist· Hierdurch ergeben sich anwachsende Schwierigkeiten beim Versuch der Zündung einer größeren Anzahl von Zellen. Diese Abhängigkeit der Spannung von der Anzahl der gezündeten Zellen ruft weitere Instabilitäten der Anzeige hervor.

Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Konstruktion eines stabilen großflächigen öleichspannungs-Gasentladungs-Anzeigefeldes alt Speichereigenschaften wandte sich die Aufmerksamkeit der auf diesem Gebiet tätigen Personen den Wechselspannungs-Anzeigefeldem zu, von denen eine große Vielzahl von l^rpen bekannt ist«, Bei derartigen Anzeige feldern sind die Elektroden elektrisch von dem Gasplasma isoliert» so daß durch Funkenbildung hervorgerufene Instabilitäten verhindert werdenο Es hat sich jedoch herausgestellt» daß Wechselspannungs-Anzeigefeider vom Aufbau her komplizierter sind als Gleiehspannungs-Anzelgefelder, so daß sich höhere Herstellungskosten für die Wechselspannungs-Anzeigevorriehtungen ergaben» Außerdem erfordern die Wechselspannungsanzeigefelder etwas größere Potentiale als Gleichspannungsanzeigefelder, so daß die zugehörige Anzeigefeld-Schaltung

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komplizierter ist und die Kosten dieser Anzeigefeider welter vergrößert werden· Weiterhin sind Weohselspannungs-Anzeigefelder normalerweise nicht mit einigen der einfachen Öleichspannungs-Adressieranordnungen kompatibel, die für öleichspannungs-Anzeigefelder entwickelt wurden. Eine derartige einfache Gleichspannungs-Adressieranordnung 1st

in den oben erwähnten deutschen Patent (deutsche

Patentanmeldung P 21 57 312.6) beschrieben.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete GIeiohspannungs-Gasentladungsanzeigevorrichtung umfaßt Anzeigekathodenteile und Anzeigeanodenteile, die ein ionisierbares Gas enthaltende Gleiohspannungs-Gasentladungsspeicherzellen bilden« Adressier· einrichtungen zur Ausdehnung von Gassntladungssäulen in ausgewählte Speicherzellen» wodurch der Ionisationspegel in diesen erhöht wird, und eine Quelle für ein impulsförmiges elektrisches Signal, die mit den Kathoden- und Anodenteilen verbunden ist, um diesen eine Gasentladungs-Aufrechterhaltungsimpulsfolge zuzuführen, wobei die-Impulse der Impulsfolge eine derartige Amplitude und Dauer und einen . derartigen Impulsstand aufweisen, <3a,3 eine ausgewählte Speicherzelle durch die Impulse bei Vorhandensein des vergrößerten Ionisationspegels von der ausgedehnten Gasentladungssäule gezündet und bei Anlegen des darauffolgenden Impulses erneut gezündet wird, so daß ungezündete Speicherzellen bei Anlegen der Impulse gelöscht bleiben<>

Die Quelle für das impulsförmige elektrische Signal kann Einrichtungen zur Lieferung von Impulsen mit einer Amplitude einschließen, die kleiner als das Zttndpotential des ionlsierbaren Gases ist, oder sie kann Einrichtungen zur Lieferung von Impulsen mit einer Amplitude einschließen, die zumindest so groß wie das Zündpotential des ionisierbaren Gases 1st.

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β/ β

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Weiterhin kann eine erfindungsgemäß ausgebildete Gleiehspannungs-Gasentladungs-Anzeigevorriohtung Anzeigekathodenteile und Anzeigeanodenteile, die ein ionisierbares Gas enthaltende Gleichspajinungs-Gasentladungs-Speicherzellen bilden, sowie eine Quelle für ein impulsförmiges elektrisches Signal umfassen, die mit den Kathoden» und Anodenteilen zum Anlegen einer die Gasentladung aufrecht erhaltenden Impulsfolge verbunden 1st, wobei die Impulse dieser Impulsquelle eine derartige Amplitude und Dauer sowie einen derartigen Impulsabstand aufweisen, daß bei Anlegen der Impulse eine gezündete Speicherzelle erneut gezündet und eine nicht gezündete Speicherzelle gelöscht bleibt, und wobei die Quelle Einrichtungen zur Lieferung der Impulse mit Amplituden einschließt, die kleiner ale das Zündpotential des ionisierbaren Gases sind»

Erfindungsgemäß wird auf diese Welse eine stabile Gleiohspannungs-Gasentladungs-AnzeigevorrLchtung mit Speichereigenschaften geschaffen, bei der die Lichtbogenbildung ohne die Verwendung von Widerständen In Reihe mit den Gasentladungen durch Verwendung einer Impulsfolge als Gasentladungs-AufrechterhaltungspotentlaX verhindert wird. Die Impulsamplitude, die Impulsdauer und der Impulsabstand sind derart ausgewählt, daß eine einmal gezündete Speicherzelle kontinuierlich durch die Aufreohterhaltungsimpulse wieder gezündet wird und daß eine einmal gelöschte Zelle während des Anlegens der Impulse gelöscht bleibt. Die Dauer der Impulse ist ausreichend schmal, und der Abstand zwischen den Impulsen 1st ausreichend WeIt₉ derart, daß eine Lichtbogenbildung verhindert wirdο Es ist verständlich, daß bei den Gleichspannungs-Aufrechterhaltwigspotentialen bekannter Vorrichtungen ein Lichtbogen oder Durchschlage gebildet werden kann, wenn erhebliche Stromstöße auftreten, wodurch

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Schäden an der Anzeigevorrichtung und der zugehörigen Schaltung hervorgerufen werden. Bei Verwendung der erf indungsgemäß en Gas en t ladungs -Auf r e chterhal tungspo t ent iale in Form einer Impulsfolge sind die Impulse der Aufrechterhaltungsspannung zu schmal« um die Ausbildung eines Lichtbogens zu ermöglichen. Damit ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Anzeigevorrichtung eine größere Anzeigestabilität ohne die Verwendung von Serienwiderständen« was Insbesondere bei großflächigen Anordnungen von Speicherzellen vorteilhaft- ist.

Ein der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung eigener Vorteil besteht darin, daß eine geringere Betriebsleistung erforderlich ist und daß damit ein geringerer Leistungsverbrauch und eine geringere Wärmeerzeugung in der erfindungsgemäßen Gasentladungs-Vorrichtung verglichen mit bekannten Anordnungen unter Einschluß von derartigen Anordnungen, die keine Serienwiderstände verwenden . auftritt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen _a

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbe!spielen noch näher erläutert»

In der Zeichnung zeigen:

Fig» 1 eine auseinandergebogene perspektivische Ansicht eines Teils, einer Ausführungsform eines Gasentladungs-Anzeigefeldes, der einen Teil der Anzeigevorrichtung bildetj

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Flg. 2 eine geschnittene Aufrißansicht des Teils des Anzeigefeldes nach Fig. 1 im zusammengebauten Zustand;

Fig. 3 eine Kurve der Strom-Spannungs-Charakteristik einer typischen Kaltkathoden-Gasentladung unter Verwendung einer Oleichstromerregung;

Fig. 4A Schwingungsform-Diagramme zur Erläuterung bis 4E der Betriebsweise der Aus führungs form der Anzeigevorrichtung;

Fig. 5 eine Kurve der Strom-Spannungs-Charakteristik einer Kaltkathoden-Gasentladung unter Verwendung einer impulsförmigen Erregung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Qasentladungs-Anzelgefeld von der Art dargestellt, wie es in dem deutschen Patent ...... (deutsche Patentanmeldung P 21 57 312.,6) beschrieben ist. Well der Aufbau und die Betriebsweise eines derartigen Anzeigefeldes ausführlich in diesem Patent beschrieben ist, wird im folgenden aus Gründen der Kürze nur eine gedrängte Beschreibung dieses Anzeigefeldes gegeben.

Das Anzeigefeld schließt einen Anzeige-Speicherabschnitt mit einer Vielzahl von Gasentladungs-AnzeigezeIlen ein. Benachbart zum Anzeigeabschnitt 10 1st ein Stapel von Adressierelektroden 11 angeordnet, wobei lediglich die letzte Adressieranode 12 in dem Stapel 11 dargestellt ist. In der Nähe des Stapels von Adressierelektroden 11 befindet sich ein Gasplasmareservoir, das hier aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt ist^

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Der Anzeige-Abschnitt 10 des Anzeigefeldes schließt eine Anzeigeanodenstruktur 13 ein, die eine Metallplatte mit einer Matrix von durch diese Platte hindurchgehenden öffnungen umfaßt. Der Anzeige-Abschnitt; 10 schließt außerdem eine Anzeige-Kathodenanordnung 14 ein, die eine Metallplatte mit einer Matrix von durch diese Metallplatte hindurchgehenden öffnungen in einer Welse umfaßt, die der Kathodenplatte 13 ähnlich ist. Eine Isolierplatte 15, die ebenfalls eine Matrix von hindurchgehenden öffnungen aufweist, ist zwischen den Platten 13 und l4 angeordnet. Eine durchsichtige Prontplatte l6₉ durch die das Anzeigendster betrachtet werden kann, ist außerdem in den Anzeige-Abschnitt 10 eingefügte Zwei perforierte isolierte Platten 17 und l8 sind zwischen der Kathodenplatte 14 und der durchsichtigen Prontplatte 16 angeordnet, um eine Materialzerstäubung von der Kathodenplatte 14 auf die Prontplatte zu verhindern* weil ein derartiges zerstäubtes Material die Anzeige verdecken Hürde.

Eine perforierte Isolierplatte 19 ist zwischen der Anzeige-Anodenplatte 13 und der Adressieranode 12 angeordnet. Es ist verständlich, daß die Platten 12 bis 19 nahe aneinander stapeiförmig angeordnet sind;, wobei die Matrizen der öffnungen durch die jeweiligen Platten miteinander ausgerichtet sind, um gasleitende Kanäle zu bilden, und daß die Kanten abgedichtet sind, um eine gasdichte Anordnung in der Weise zu bilden, wie sie in dem deutschen Patent ««»«.. (deutsche Patentanmeldung P 21 57 312,6) beschrieben ist.

Es sind Adressierschaltungen 24 vorgesehen, um selektiv Potentiale an Teile der Adressieranodenplatte 12 sowie an Teile der übrigen Adressieranodenplatten des Adressierstapels 11 in der Weise anzulegen, wie sie ebenfalls aus-

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führIich in der gerade genannten deutschen Patentschrift beschrieben isto

Das Anzeigfeld schließt weiterhin eine Quelle für impulsförmige elektrische Signale in Form von Schaltungen 25 ein, die eine die Gasentladung aufrecht erhaltende Impulsfolge zwischen der Anzeige-Anodenplatte 13 und der Anzeige-Kathodenplatte 14 in einer noch zu beschreibenden Weise anlegen.

Es ist verständlich, daß die Anzeige-Anodenplatte 13 und die Anzeige-Kathodenpiatte 14 zusammen mit der Isolierplatte 15 eine Vielzahl von Gasentladungs-Anzeigezellen in der Weise bilden, wie sie in der vorstehend genannten deutschen Patentschrift beschrieben ist* Beispielsweise bildet eine öffnung 26 in der Isolierplatte 15 eine Gasentladungszelle, deren Anoden- und Kathodenelektroden durch Teile der Platten 15 bzw. l4 in der Nähe der öffnung 26 gebildet werden·

Wenn die Schaltungen 25 eine Gasentladungs-Aufrechterhaltungs-Spannungs-Impulsfolge zwischen den Anzeigeelektroden 13 und l4 in einer noch zu beschreibenden Weise liefern, wird eine Anzeigezelle in dem Speicherabschnitt 10 selektiv so gezündet, wie es ausführlich in der vorstehend genannten deutschen Patentschrift beschrieben is to, Die Art und Weise, in der eine Speicherzelle gezündet wirdj, wird aus Gründen der Vollständigkeit hier kurz erläutert« Bei Anlegen geeigneter Adressierpotentiale von den Adressierschaltungen 2k an Teile der Anoden des Adresslerstapels 11 wird eine Gasplasmasäule von dem Plasmareservoir ausgedehnt oder erstreckt, die auf eine ausgewählte öffnung in der Adressieranode 12 auftrifft. Wenn beispielsweise eine öffnung 27 in der Anode

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12 durch, den Stapel von Elektroden 11 hindurch adressiert wird, erstreckt sioh eine Gasplasmasäule ^Q von dem

durch „
Reservoir aus, die sioh /die öffnung 27 und dann durch eine öffnung 28 in der Anzeige-Kathodenplatte 13 hindurch erstreckt« Weil die Aufrechterhaltungsspaimungs-Impulsfolge zwischen den Anzeigeelektroden 13 und l4 angelegt ist» wird eine Gasentladung in der Speicherzelle 26 durch die Ionisation gezündet, die in dieser durch die Plasmasäule eingeführt ist» Wenn die Adressierpotentiale von den Schaltungen 2h beseitigt werden und damit die Zuführung der Plasmasäule 30 an die öffnung 28 beendet wird, bleibt die Anzeigezelle 26 gezündet₃ und zwar aufgrund der Aufrechterhai tungswirkung der Impulsfolge, die von den Schaltungen 25 in einer noch zu beschreibenden Weise geliefert wird. Es ist somit verständlich, daß ein Informationsschema von dem Speicherabschnitt 10 durch selektives Zünden seiner Anzeigezellen angezeigt v/erden kann. Ein angezeigtes Schema kann dadurch gelöscht werden* daß momentan die Aufrechterhaltungspotential-Impulsfolge an den Elektroden 13 und l4 beseitigt wird.

Eine Kaltkathoden-Gasentladung erfordert normalerweise eine niedrigere Spannung zur Aufrechterhaltung der Entladung als sie zur Zündung benötigt. Eine an eine Anordnung von Gasentladungszellen angelegte Aufrechterhaltungsspannung ruft keine Zündung einer der Zellen hervor, bis eine Spannung, die größer als die Aufrechterhaltungsspannung ist, an ausgewählte Zellen angelegt wird* oder bis die Sund·=« spannung von ausgewählten Zellen beispielsweise durch örtliche Vorionisation verringert wird» Die Zellen in der Anordnung weisen Speichereigenschaften In dem Sinn auf, daß die Zellen gezündet bleiben, nachdem die ursprünglichen, die Zündung hervorrufenden Vorgänge, d.h. der Impuls mit

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höherer Spannung oder die Vorionisation beseitigt wird«,

In Pig· 3 ist die Strom-Spannungs-Charakteristik einer typischen Kaltkathoden-Gleichspannungs-Gasentladung dargestellt» Der Punkt P stellt einen typischen Betriebszustand mit einer Auf reohterhaltungsspannung V, dar» die aus einer Aufrechterhaltungs-Spannungsquelle Über einen Widerstand in Reihe mit der Entladung zugeführt werden kann« wie dies durch die Bezugsziffer Vp dargestellt 1st. Alternativ kann die Aufrechterhaitungsspannung V. von einer Spannungsquelle ohne die Verwendung eines Reihen-Widerstandes zugeführt werden ₃ wie dies durch die Bezeichnung V. angezeigt ist« Ein Betrieb ohne einen Serienwiderstand ist erforderlich, wenn viele Anzeigezellen ihr Aufrechterhaltungspotential von der gleichen Leistungsversorgung beziehen sollen, damit Änderungen der Zellenspannungen vermieden werden, wenn unterschiedliche Anzahlen von Zellen gezündet sind. Eine Speicherwirkung wird erzielt, weil die Spannung längs einer Zelle auf V_p vergrößert werden muß, bevor eine Zündung auftritt. Wenn eine Zelle gezündet wurde, kann ihre Entladung mit Hilfe einer niedrigen Spannung, beispielsweise V, aufrecht erhalten werden, weil starke Räumentladungsfeider an der Zellenkathode ausgebildet werden, wodurch deren Emissionswirkungsgrad vergrößert wird.

Es 1st daher verständlich, daß bei bekannten Gleichspannungs-Gasentladungs-Aniseigefeidern, d„h. bei Anzeigefeldern, deren Zellenelektroden in Berührung mit der Gasentladung stehen und die mit Glelohspannungspotentialen betrieben werden, ein Gleiöhspannungs-Aufrechterhaltungspotential üblicherweise längs der Anzeigezellen angelegt ist, um so die Speicherfunktion zu bewirken. Wie es eingangs erwähnt

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wurde, weist die Verwendung eines Gleiohspannungs-Aufreehterhaltungspotentials Nachteile auf«, Daher liefert erfindungsgemäß die Speicherimpulsquelle 25 nach Fig. 1 eine Impulsfolge, wie sie in Pig. 4A dargestellt ist, wobei diese Impulsfolge Impulse mit der Dauer t, der Amplitude V, und dem Impulsabstand T aufweist« Diese AufrechterhiLtungs-Impulsfolge wird zwischen der Anodertplatte IJ und der Kathodenplatte l4 der Anzeige-SpeicherzeIlen 10 nach Figo angelegt. Schaltungen zur Lieferung von ImpulsfοIgen, wie sie in Fig. 4a dargestellt sind, sind in der Technik gut bekannt und werden daher aus Gründen der Kürze nicht weiter beschrieben.

Bei längs der Speicherzellen 10 angelegter Impulsfolge nach Fig. 4A kann die Elektronendichte gezündeter Zellen einer Kurve 35 folgen, wie sie in Fig. 4B dargestellt ist und die Elektronendichte von nicht gezündeten Zellen kann nicht über den Pegel 36 ansteigen, wie es weiter in Fig. 4B dargestellt ist. Somit steigt in gezündeten Zellen, wenn der Durchbruch während des Anlegens eines Aufrechterhaltungsimpulses mit der Dauer t erfolgt, die EXektronendichte in der Zelle auf einen relativ großen Wert an und sinkt während des ZeitIntervalls T zwischen Spannungsimpulsen auf einen Minimalwert Y ab. Wenn die Elektronendichte bis auf den Punkt Y abgesunken ist, tritt der nächste Aufrechterhaltungsimpuls auf, wodurch die Zeile erneut gezündet wird und die Elektronendichte in dieser Zelle auf einen großen Wert erhöht wird. Es ist verständlich;, daß die Parameter der Aufrechterhaltungs-Impulsschwingung nach Flg. 4A so gewählt werden müssen, daß die Elektronen-ichte in gesundeten Zellen zwischen Impulsen ,ausreichend hoch bleibt, so daß die Zellen kontinuierlich bei Anlegen jedes der Auf-

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reohterhaltungsimpulsa erneut gezündet werden. In nicht gezündeten Zellen sind die Parameter der Aufrechterhaitungs-Impulsfolge nach Fig« 4A jedoch so gewählt« daß die Elektronendichte innerhalb nicht ge:sür.ideter Zellen unter einem Punkt X bleibt» der beträchtlich niedriger als der Punkt Y 1st. Somit erreicht die Elektronendichte in nicht gezündeten Zellen keinen derartigen Wert, daß die Aufrecht« erhaltungsimpulse in diesen eine Zündung hervorrufen. Pig. 4C zeigt den von gezündeten Zellen während des Anlegens der Aufrechterhaltungs-Impulsfolge nach Pig. 4A gezogenen Strom.

Somit ist zu erkennen,, daß eine Speicherwirkung erzielt wird« weil die Dauer t der angelegten Spannungsimpulse ausreichend kurz gewählt 1st, damit die Impulse eine Zündung nur in den Zellen hervorrufen, die während des vorher auftretenden Impulses gezündet worden waren, weil die Elektronendichte in diesen Zellen relativ hoch ist. Zusätzlich ist das Intervall T zwischen Impulsen ausreichend kurz gewählt, so daß die Elektronendichce zu den Zeitpunkten, an denen die Spannungsimpulse angelegt werden, noch beträchtlich höher als die Umgebungs-Slektronendichte in Zellen ist, die nicht gezündet werden waren, wie dies durch die Punkte Y bzw. X nach Fig. 4-B dargestellt ist.

In Fig. 5 ist eine der in Fig» 3 dargestellten ähnliche GHeichspannungs-3trom-/Spannungs»Gasent3.adungs-Charakteristik dargestellt. Wenn die Aufreohterhaltungsspannungs-Impulsfolge nach Fig» 4A die Amplitude V-. aufweist, so wird ein Betriebszustand am Punkt Q ausgebildet, Wenn die Amplitude der Aufrechterhaltungs-Spannungs-Impulsfolge V, sein würde, so würde sich ein Betriebszustand am Punkt Q' ergeben. Es 1st zu erkennen, daß die Impulsamplituden V,

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oder Vy normalerweise In der Nähe des Zündpotentials V₅₁ der Gasentladung gewählt sind. Die iJpitzenspannungen V-* oder vl können im wesentlichen unter bzw„ über Vp liegen, und zwar in Abhängigkeit von den Wessen für t und T= PUr große Werte von T und kleine Wes'te von t wird eine Amplitude v4 normalerweise größer als Vp gewählt, während fUr kleine Werte von T und große Werte von t die Spitzenspannung V, normalerweise unter dem Zündpotential V₅, gewählt wird. Die Wahl von t und T hängt von der Gaszusammensetzung der Entladung ab, weil sich dia Durchbruch-Bedingungen und die Absinkgeschwindigkeit der Elektronen« diohte als Funktion der Gaszusammensetzung ändern» Es ist verständlich, daß die Spitzenspannungen V-, oder Vi einen weiten Bereich von Werten annehmen können, die kleiner, gleich und größer als die Zündspannung V_p des Gases sein können.

Die Schwingungsfortn der Aufrechterhaltungs-Impuls folge nach Fig. 4A ruft an sich keine Zündung hervor» Um eine ausgewählte Zelle zu zünden, wird'entweder eine Ionisation eingeführt, um den Umgebungs-Elektronendichte-Pegel X auf den Pegel Y (Fig. 4B) anzuheben oder es werden ein oder mehrere der Aufrechterhaltungsspannungs^Impulse in ihrer Amplitude und/oder Breite vergrößert;„ Das erste Verfahren zur Zündung der Zellen würde bei Anzeige feldern der Art verwendet, wie sie in den deutschen Patenten ₃ ««»< >. und ..cc«, (deutsche Patentanmeldungen P 21 57 jH2o6 und P 22 J4 296.7) beschrieben sind, und swar unter Verwendung der in diesen Patentschriften beschriebenen Verfahren« Das zweite Verfahren zur Zündung der Zellen würde bei adressierten x=y=Anzeigefeldern der in der Technik bekann·= ten Art verwendet, bei denen dis Amplitude oder Breite

α/ β

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der Aufrechterhaltungsimpulse einer x°Elektrode sowie einer y-Elektrode vergrößert werden würde, mn selektiv eine Zündung an der Zelle hervorzurufen, die am Schnittpunkt dieser Elektroden angeordnet isto Eine Zelle kann in einem adressierten x-y«Anzeigefeld dadurch gelöscht werden» daß die Aufrechterhaltungspotentiale an ausgewählten x- und y-Elektroden derart verringert werden, daß das Potential an den Schnittpunkten dieser Elektroden unter die Löschspannung der Entladung verringert wird.

Bei Anzeigefeldern der in den deutschen Patenten

und (deutsche Patentanmeldungen P 21 57 312.6 und

P 22 34 296.7) beschriebenen Art können die Zellen dadurch gelöscht werden, daß momentan die Zuführung der Aufrechterhai tungs-Impulsfolge unterbrochen wird.

Es ist verständlich, daß die Lehren der vorliegenden Erfindung bei einer großen. Vielzahl von Anzeigefeld-Formen angewendet werden können, wobei eine große Vielzahl von Parametern für das Potential der Aufrechterhaltungs-Impulsfolge auswählbar ist. Aufgrund der vorstehenden Beschreibung ist es ohne weiteres möglich, die Abmessungen der Anzeigefelder und die Parameter der Aufrechterhaltungs-Impulsfolge in Verbindung mit gut bekannten Gesetzen für Gasentladungen zu wählen*

Ein beispielhaftes Qasentladungs-Anzeigefeld, das befriedigende Betriebseigenschaften aufweist, kann, wie folgt aufgebaut sein, wobei sich die Angaben der Bezugsziffern auf die Fig* i und 2 beziehen: Die Kathode l4 ist eine 0,125 mm (0,005 Zoll) dicke Nickel-Eisen-Legierungs-Platte mit einer quadratischen 52 χ 32 - Anordnung von öffnungen mit einem Durchmesser von 0,36 mm (0,014 Zoll) und mit

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einem Mittenabstand von 0,8 mm (0,0>l Zoll) · Die Anodenplatte 15 weist eine ähnliche Konstruktion wie die Kathodenplatte 14 auf, jedoch mit der Ausnahme, daß die Durch- _a messer der öffnungen eine Größe .von 0,25 mm (0,010 Zoll) aufweisenο Die Anodenplatte 13 und ale Kathodenplatte 14 sind durch eine Glasplatte 15 mit einer Dicke von 0,15 mm. (0,006 Zoll) und öffnungen mit einem Durchmesser von 0,46 mm (0,018 Zoll) getrennt.. Zwei identische perforierte Glasplatten 17 und l8 trennen die Kathodenplatte l4 von der vorderen Glasdeckplatte 16, um e ine Materialserstäubung zu verringernc

Dieses Anzeigefeld war mit Neon- und Quecksilberdampf bei einem Druck von 100 Torr gefüllt und arbeitete in befriedigender Weise mit einer Aufrechterhaltungs-»Impulsfolge, bei der V, » 205 V, t => 2 Mikroselcunden und T = 14 Mikrosekunden war ο Die Betriebsstrom»Schwingungsform für eine derartige Anordnung ist in Figo 4C dargestellt» Weil die Gleiohspannungs-Zündspannung V_p für dieses Anzeigefsld 210 V beträgt, zeigt der Wert von V, von 205 V einen Betrieb, bei dem die Amplitude der Aufrechterlmltungsimpulse unterhalb von Vj, liegt.

An diesem Anzeigefeld wurden Betriefosp-aranieter-»Messungen in bezug auf den mittleren Leistungsverbrauch pro Zelle, den Anzeigezellen-Speicherspielraum und die Anzeigeseilengleichförmigkeit durchgeführt^ wobei der Speichersplelrauin ein Maß des Unterschieides zwischen der sur Zündung und zum Löschen einer ftnardnung von Zellen erforderlichen Spannungsimpuls amplituden ist -und wobei die Gleichförmigkeit @ln Maß für den Bereich 3er L8schspami^-ungr>«Impi3sampiituden in bezug auf die Unordnung der Seilen 1st» Es hat sich bei dem vorstehend baschriebenen Anaeitgefelc? herausgestellt,

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daß der mittlere LeIstungsverbrauch pro Zelle nur ungefähr halb so groß war wie der für ein Gleichspannungs-Aufrechterhaltungspotential war, das ohne die Verwendung eines Reihenwiderstandes angelegt ist» Der Speicherspielraum für die Zellen war etwas geringer als der., der mit einem Gleichspannungs-Aufrechterhaltuiigspotential erzielbar war, er war ,jedoch beträchtlich größer als der, der mit einem typischen bekannten Wechselspannungs-Plasma-Anzeigefeld erzielt wurde. Die Zellengleicnffrrmigkeit für das vorstehend beschriebene Anzeigefeld hat sich für den Betrieb bei praktischen Anwendungen der Erfindung als befriedigend herausgestelltο

Das vorstehend beschriebene Anzeigefeld wurde außerdem mit einer Aufrechterfcaltungs-Impulsfolge betrieben, bei der Yi * 220 V, t « 2 Mikrosekunden und T»21 Mikrosekunden war» Weil* wie es weiter eben beschrieben wurde, die Zünd-Gleiohspannung V- 210 V beträgt, zeigt der Wert von Vi eiäen Betrieb mit der Amplitude der Aufrechterhaitungsimpulse oberhalb von V™·» Es wurds ein Speicherspielraum erzielt, der gleich dem des Anzeigefeldes unter Verwendung der weiter oben beschriebenen Aufrechterhaltungs-Impulsfolge mc»

In einer etwas? abweichenden Betriebsart sind Schwingungs«* formen, wie sie in den Figo 4D und 4E dargestellt sind, außerdem erzisl'aar, Kenn eine Aufreohäerhaltungssohwingungsform mit vergrößerter Impulsdauer und »abstand verglichen mit der vorstehend beschriebenen SehwiBgungsform^verwendet werden, beispielsweise mit t = 4 MikrosekunSen und T = 40 Mikrosekundenο In dieser Betriebsart benötigt das Gas eine längere Zeit zum Durchbruoh und die effektive Arbeitsperiode und *5fimlt der Leistungsverbrauch werden weiter ver-

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ringert, und zwar verglichen mit einem Gleichspannungs-Aufreohterhaltungspotential fast um den Faktor von 3» Der unter diesen Bedingungen erzielte Speioherspielraum war jedoch beträchtlich geringer.

Mit den vorstehend beschriebenen vergleichbare Ergebnisse wurden außerdem mit einer Penning-Mischung (beispielsweise 99#5 % Neon und 0,5 # Argon) und Quecksilberdampf bei einem Druck von 100 Torr erzielt. Bei den erfindungsgemäßen Impulsbedingungen kann jedoch ein größerer Speicher» Spielraum erzielt werden als er mit einer Gleichspannungs-Aufrechterhaltungs spannung erzielbar ist. Dies ergibt sich daraus, daß die kurze Dauer der Spannungsimpulse die Bildung einer beträchtlichen Dichte von metastabilen Neonatomen, auf denen der Penning-Effekt, d.h. die Ionisation von Argonatomen durch einen Zusammenstoß mit metastabilen Neonatomen, beruht, nicht ermöglicht. Somit ist unter Impuls bedingungen die Zündspannung unverhältnismäßig hoch, wodurch sich ein vergrößerter Speicherspielraum ergibt· Beispielsweise wird mit t « 1 Mikrosekunde und T » 8 Mikrosekunden ein Speicherspielraum, der al3 4 (V-, = ^)/ V~ definiert ist, von 0,5 erreicht, und zwar gegenüber einem Wert von 0,35 unter Bedingungen mit einer Aufrechterhaltungs Qleichspannung. Es ist verständlich, daß andere Gasmischungen, die den Penning-Effekt aufweisen, genau so bei der Ausführung der Erfindung verwendet werden können, um den vergrößerten Speicherspielraura, verglichen mit einem Gleich-Spannungsbetrieb, zu erzielen, wie es weiter oben beschrieben wurde. Weiterhin ist, obwohl bestimmte ionisierbare Oase angegeben wurden* eine große Vielzahl von geeigneten ionisierbaren Gasen zur Verwendung bei der Ausführung der Erfindung verfügbar.

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Aus dem vorstehenden ist zu erkennen, daß die Erfindung eine erheblich vergrößerte Stabilität gegen die Bildung von Lichtbögen bei Plasma-Anzeigefeldern ohne die Verwendung von Widerständen in Reihe mit den Entladungen ergibt. Wenn ein erheblicher Stromstoß bei bekannten Weehselstromvorriohtungen auftritt, kann ein Lichtbogen eingeleitet werden, der Schäden an der Vorrichtung und den zugehörigen Schaltungen hervorruft, wie dies bereits erwähnt wurde. Bei der Speioherbetriebsweise mit Impulsen gemäß der Erfindung sind die Aufrechterha3.tungsimpulse zu kurz, um die Entwicklung eines Lichtbogen*:; zu ermöglichen. Weiterhin ist die Neigung der Kurve des mittleren Stromes gegenüber der Spannung für die impulsförmige Betriebsweise kleiner als die Neigung der GIeichspannungs-/Stromkurve, wodurch weiterhin die Stabilität vergrößert wird, ohne daß Reihenwiderstände erforderlich sind*

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Anzeigefelder ergibt sich eine geringere Be triebs3,e istung und damit ein geringerer Leistungsverbrauch und Wllrmeverlust in der Gasentladungsvorrichtung, verglichsr.. Kit bekannten Anordnungen. Obwohl die Spitzenströme und die Spannungen, die bei der Aufrechterhaltung der Gasentladung auftreten, höher sein können als bei der bekannten Technik mit Aufrechterhaltungs-Gleichspannungen, ergibt das niedrige Tastverhältnis oder die Arbeitsperiode der Impuls-Schwingungsform im Endergebnis eine Verringerung des Leistungsverbrauchs, selbst verglichen mit dem minimalen Gleiehspannungs-Aufrechterhaltungspotential, das erforderlich ist, um eine Speicherung bei einer vorgegebenen Anordnung zu erzielen. Dies ist insbesondere wichtig bei Vorrichtungen mit hoher Auflösung, die eine hohe Dichte von bei hohen

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Spitzenströmen arbeitenden Zellen aufweisen können. Die vorliegende Erfindung ergibt außerdem die Möglichkeit einer Verringerung der Helligkeit der Anzeige. Die Helligkeit der Zellen kann durch Änderung der Tastverhältnisae der zugefUhrten Aufrechterhaltungsspannungs-Schwingungsformen geändert werden.

Patentansprüche:

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   1J Gleichspannungs-Gasentladungs-Anze igevorrichtung mit Anzeige-Kathodenteilen, Anzeige-Anodenteilen, einer Anzahl von Speicherzellen, die ein ionisierbares Gas enthalten, und mit einer Quelle für ein impulsförmiges elektrisches Signal, die mit den Kathoden- und Anodenteilen zur Zuführung einer die Gasentladung aufrecht erhaltenden Impulsfolge verbunden ist, deren Impulse eine derartige Amplitude und Dauer und einen derartigen Impuleabstand aufweisen, daß eine ausgewählte Speicherzelle durch die Impulse bei Vorhandensein eines vergrößerten Ionisationspegels in dieser Zelle gezündet und bei Anlegen des darauffolgenden Impulses erneut gezündet wird und daß ungezündete Speicherzellen bei Anlegen der Impulse gelöscht bleiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige-Kathodenteile (3Λ) und die Anzeige-Anodenteile (13) die Anzahl der Speicherzellen (10) bilden und daß Adressiereinrichtungen (ll) vorgesehen sind, um Gaeentladungssäulen (JO) an ausgewählte Speicherzellen auszudehnen, um den vergrößerten Ionisationspegel in diesen zu erzeugen»
2. 2. ' Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (25) für das impulsfönnige elektrische Signal Einrichtungen zur Lieferung von Impulsen mit einer Amplitude, die kleiner als das Zündpotential des lonisierbaren Gases ist, einschließt.

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   J. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet* daß die Quelle (25) für das irapulsförmige elektrische Signal Einrichtungen zur Lieferung von Impulsen mit einer Amplitude, die zumindest so groß wie da
3. 3 Zündpotential des ionisierbaren Gases ist, einschließt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das lonisierbare Gas ein Gas ist, dass den Penning-Effekt aufweist, so daß der Speicherspielraum der Speieherzellen (10) gegenüber dem mit einem Gleichspannungs-Gasentladungs-Aufrechterhaltungspotential erzielten vergrößert ist.
5. 5. Vorrichtung naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das ionisierbare Gas eine Penning-Mlsehung umfaßt.
6. 6. Vorrichtung nach einem dar vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze .Lehne t , daß die Quelle (25) für das impulsförmigo elektrische Signal Einrichtungen zur Lieferung einer Im}3uXsfolge einschließt, deren Impulse eine derartige Amplitude und Dauer sowie einen derartigen Impulsabstand aufweisen, daß eine geringere GeBamt-Gasentladungs-Aufrechterhaltungs-Leistung, verglichen mit der erforderlich ist, die bei Verwendung eines minimalen Gleichspannungs-Gasentladungs-Äufrechterhaltungspotentials erforderlich ist.

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7. 7. Vorrichtung nach einem cer vorhergehenden Ansprüche mit Anzeige-Kathodenteilen, Anzeige-Anodenteilen, einer Anzahl von Speicherzellen, die ein ionisierbares Gas enthalten und mit einer Quelfe für- ein impulsförmiges
   elektrisches Signal, die mit den Kathoden- und Anodenteilen zur Zuführung einer Gasentladungs-A-ufrechterhaltungs-Impulsfolge verbunden ist, deren Impulse eine derartige
   Amplitude und Dauer und einen derartigen Impulsabstand
   aufweisen, daß eine gezündete Speicherzelle erneut gezündet und eine nicht gezündete Speicherzelle bei Anlegen der Impulse gelöscht bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige-Kathodenteile (14) und die Anzeige-Anodenteile (15) die Anzahl von Speicherzellen (10) bilden und daß die Quelle (2f>) für das irapulsförmige elektrische Signal Einrichtungen zur Lieferung der Impulse mit Amplituden einschließt, die kleiner als das Zündpotential des
   ionisierbaren Gases sind«

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