DE2249072A1 - Ansteuerungs-wellenform fuer gasentladungs-anzeige/speicher-felder - Google Patents

Ansteuerungs-wellenform fuer gasentladungs-anzeige/speicher-felder

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Description

PATENTANWÄLTE
ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HATJCK · dipl.-phys. ' 2249072 dipping. E. GRAALFS · bipx.-ing. W. WEHNERT *
HAMBURG-MÜNCHEN ZPSTEI1XUNGSANSCHRIFt: HAMBPHG 36 · NEUER WAU 41
TEL·. 8β 74 28 UND 86 41 13
TELGOB. NEGElJAPATBNT HAMBVUQ MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23
Owens-Illinois, Inc. TEL.assosse
TBLEQH. NEaEDAPATBNT MÜNCHEN Toledo, Ohio 43601/USA
3. Oktober 1972
Ansteuerungs-Wellenform für Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Felder
Die Erfindung bezieht sich auf Mehrfach-Gasentladungsvorrichtungen, besonders auf Mehrfaeh-Gasentladüngs-Anzeige/Speicher-Pelder oder -einheiten, die einen elektrischen Speicher besitzen und die in der Lage sind, eine visuelle Anzeige oder Darstellung von Daten, wie Zahlen, Buchstaben, Radaranzeigen, Plugstandsanzeigen, Binärworten, Lehrbilder usw. zu übernehmen.
Mehrfach-Gasentladungsanzeige- und/oder Speicher-Felder des speziellen Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, werden durch ein ionisierbares gasförmiges Medium, gewöhnlich ein Gemisch aus mindestens zwei Gasen mit einem geeigneten Gasdruck,charakterisiert, das sich in einer schmalen Gaskammer oder einem Raum zwischen einem Paar von gegenüberliegenden dielek-trischen Ladungsspeicherelementen befindet, die im Rücken versehen sind mit Leiter-(Elektroden)elementen,
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wobei die Leiterelemente an jedem dielektrischen Element so angeordnet sind, daß eine Vielzahl von diskreten Entladungsräumen gebildet wird, von denen jeder eine Entladungseinheit darstellt.
In einigen Feldern nach dem Stand der Technik werden die Entladungseinheiten zusätzlich gekennzeichnet durch eine sie umgebende oder begrenzende physikalische Struktur wie es bei Zellen oder öffnungen in perforierten Glasplatten der Fall ist, um physikalisch isoliert zu sein relativ zu den anderen Einheiten. In jedem Fall mit oder ohne begrenzende physikalische Struktur werden die Ladungen (Elektronen, Ionen), die durch die Ionisierung eines Gases einenfeewählten Entladungeinheit produziert werden, wenn zweckmäßige Wechselpotentiale auf die gewählten Leiter gebracht werden, auf den Oberflächen des Dielektrikums an spezifisch gekennzeichneten Orten gesammelt und rufen ein elektrisches Feld hervor, das dem elektrischen Feld, das sie erzeugt hat, gegenübersteht, um die Entladung für den übrigen Teil der Halbperiode zu beenden und in der Inbetriebnahme der Entladung einer folgenden entgegengesetzten Halbperiode der aufgebrachten Spannung zu helfen. Solche gespeicherten Ladungen bilden einen elektrischen Speicher.
Auf diese Weise verhindern die dielektrischen Schichten das
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überwechseln eines wesentlichen Teiles des Leiterstromes von den Leiterelementen zum gasförmigen Medium und dienen zugleich als Sammeloberflächen für ionisierte Gasladungen (Elektronen, Ionen) während der 'wechselnden Halbperioden des Wechselstrompotentials. Solche Ladungen sammeln sich zuerst auf einer elementaren oder diskreten dieleketrischen Oberflächenzoae an und dann auf einer gegenüberliegenden bei wechselnden Halbperioden, um einen elektrischen Speicher zu bilden. Ein Beispiel eines Feldes, das nicht physikalisch isolierte oder offene Entladungseinheiten enthält, wird offenbart in der US-PS 3 499 167 von Theodore C. Baker et al«
Ein Beispiel eines Feldes, das physikalisii isolierte Einheiten enthält, wird in «fern Artikel von D. L. Bitzer und H. G. Slottow erwähnt mit dem Titel "The Plasma Display Panel - A Digitally Addressable Display With Inherent Memory", Proceeding of the Fall Joint Computer Conference, IEEE, San Francisco, California, November 1966, Seiten - 547. Auch wird Bezug genommen auf die US-PS 3 559 190.
Bei der Operation des Feldes wird ein stetiges Volumen ioni sierbaren Gases durch ein Paar von nichtleitenden Oberflächen begrenzt, die im Rücken mit Leiteranordnungen versehen sind, die in typischer Weise Matrix-Elemente bilden.
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Die kreuzförmigen Leiteranordnungen können orthogonal verbunden werden (aber irgendeine andere Konfiguration der Leiteranordnungen kann auch gebraucht werden), um eine Vielzahl von entgegengesetzten Paaren von Ladungsspeicherzonen auf den Oberflächen des Dielektrikums, das das Gas eingrenzt zu bilden. Auf diese Weise wird für eine Leitermatrix, die Η-Reihen und C-Spalten hat, die Anzahl der elementaren Entladungsräume durch das Produkt HxC und die Anzahl der elementaren oder diskreten Zonen durch das doppelte der Anzahl der elementaren Entladungsräume dargestellt.
Außerdem kann das Feld eine sogenannte monolithische Stmktur besitzen, in welcher die Leiteranordnungen aus einem einzigen Basisstoff geschaffen sind und worin zwei oder mehr Anordnungen voneinander und von dem gasförmigen Medium durch wenigstens ein Isolationselement getrennt sind. In solch einer Vorrichtung findet die Gasentladung nicht zwischen zwei gegenüberliegenden Elementen statt, sondern zwischen zwei angrenzenden oder benachbarten Elementen aus dem gleichen Basfestoff.
Es ist auch eine Gasentladungsvorrichtung ausführbar, worin einige der Leiter- oder Elektrodenelemente in direktem Kontakt mit dem gasförmigen Medium stehen und die übrigen
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Elektronenelemente in geeigneter Weise isoliert von solch einem Gas sind, mit mindestens einer isolierten Elektrode.
Zusätzlich zu der Matrixkonfiguration können die Leiteranordnungen andersartig geformt sein. Während die bevorzugte Leiteranordnung aus dem bereits besprochenen Gittertyp besteht, ist es ebenso einleuchtend, daß dort, wo eine maximale Verschiedenheit von zweidimensionalen Anzeigefiguren nicht notwendig ist, wenn, spezifisch standardisierte visuelle Formen (Zahlen, Buchstaben, Wörter usw.) gebildet werden sollen, und die Bildauflösung nicht kritisch ist, die Leiter entsprechend geformt werden können.
Es wird ein Gas verwendet, das sichtbares Licht oder unsichtbare Strahlung verursacht, die einen Leuchtstoff stimuliert (wenn die visuelle Anzeige ein Objektiv ist), und während der Entladung reichlich Ladungen (Ionen und Elektroden) erzeugt.
In einem Feld mit offenen Zellen nach Baker et al sind der Gasdruck und das elektrische Feld ausreichend, um die Ladungen seitlich zu begrenzen, die durch die Entladung innerhalb elementarer und diskreter dielektrischer Zonen und innerhalb des Umkreises solcher Zonen, besonders in einem Feld, das nicht isolierte. Einheiten enthält, erzeugt werden. Wie im Baker et al-Patent
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beschrieben ist, ist der Raum, der von dem Gas zwischen den dielektrischen Oberflächen besetzt wird, so ausgebildet, tim es Photonen, die durch die Entladung in einem gewählten diskreten oder elementaren Gasraum erzeugt werden, zu gestatten, ungehindert durch den Gasraum hindurchwandern zu können und auf den Oberflächenzonen des Dielektrikums aufzutreffen, die entfernt von den gewählten diskreten Räumen sind, so entfernt, daß die von den Photonen getroffenen Oberflächenzonen des Dielektrikums dadurch Elektronen emittieren, so daß die Bedingungen für Entladungen von anderen und weiter entfernten Elementarräumen bei einem einheitlichen aufgebrachten Potential geschaffen werden.
Mit Berücksichtigung der Speichafunktion eines gegebenen Entladungsfeldes hängt die erlaubte Entfernung zwischen den Oberflächen des Dielektrikums unter anderem ab von der Frequenz der Wechselstromquelle, wobei die Distanz normalerweise größer ist für niedrigere Frequenzen.
Da der Stand der Technik Gasentladungsvorrichtungen offenbart, die extern angeordnete Elektroden besitzen, um eine Gasentladung zu initiieren, manchmal als "elektrodenlose Entladung" bezeichnet, wurden in solchen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik solche Frequenzen, Entladungsräume und ein solcher Arbeitsdruck verwendet, daß, obgleich die Entladungen im gas-
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förmigen Medium initiiert werden, solcheEntladungen uneffektiv waren oder nicht verwertbar für die Ladungserzeugung.und -speicherung bei höheren Frequenzen. Obgleich die Ladungspeicherung bei niedrigeren Frequenzen verwirktlicht werden kann, ist ein solcher Ladungsspeicher nicht benutzt worden in einer Anzeige/Speicher-Vorrichtung in der Art und Weise der Blitzer-SlQttow oder Baker et al-Erfindung.
Der Begriff "Speicherkapazität" wird hier definiert als
Vf -
Vf/2
worin V- die halbe Amplitude des kleinsten Versorgungsspannungssignals, das sich aus einer Entladung jeder Halbperiode ergibt, aber bei dem die Zelle nicht bistabil ist, und VQ die Mbe Aplitude der minimal angelegten Spannung ist„, die ausreicht, um die einmal initiiertenEntladungsiaufrechtzuerhalten.
Man kann unter dem grundlegenden elektrischen Phänomen, das in dieser Erfindung benutzt wird, die Erzeugung von Ladungen (Ionen und Elektronen) verstehen, die wechselweise speicherfähig sind auf Paaren gegenüberliegender diskreter Punkte oder Zonen auf einem Paar von dielektrischen Oberflächen, die im Rücken mit
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an eine Stromquelle angeschlossenen Leitern versehen sind* Solche gespeicherten Ladungen resultieren in einem elektrischen Feld, das dem Feld gegenübersteht, das durch die angelegte Spannung erzeugt wurde, die sie hervorrief, und operieren deshalb, um die Ionisation in dem elementaren OaS-raum zwischen den gegenüberliegenden diskreten Punkten oder Zonen der dielektrischen Oberflächen zu beenden. Der Begriff "Aufrechterhalten einer Entladung" bedeutet das Hervorrufen einer Folge von momentanen Entladungen, mindestens eine Entladung für jede Halbperiode der angelegten Versorgungswechselsapnnung, um das wechselseitige Speichern von Ladungen auf Paaren von entgegengesetzten diskreten Zonen auf den iielektfriechen Oberflächen aufrechtzuerhalten, wenn das elementare Gasvolumen einmal entzündet worden ist.
Auf diese Weise wird tatsächlich eine periodische Versorgungsspannung, die ausreicht, um das Feld zu,betreiben, an die
gegenüberliegenden Elektroden angelegt, deren Wellenform rechteckig, quadratisch, sinusförmig, trapezförmig, dreieckig ist oder von irgendeiner anderen geometrischen Geaalt. Wie in der Patentanmeldung mit der Ser. Mr. P 21 36 **12/5f registriert am 21. Juli 1971, beschrieben ist, kann die eine Hälfte der Versorgungsspannung an eine Elektrodenanordnung und die andere Hälfte bei l8O° Phasenverschiebung oder entgegengesetzter Polarität an die gegenüberliegende Elektrodenanordnung angelegt werden, wobei die zwei angelegten Versorgungsspannungen algebraisch über der Einheit addiert werden. Ebenso kann
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die ganze Versorgungsspannung an nur eine Elektrodenanordnung angelegt werden.
Die Versorgungsspannung reicht aus, um das Feld zu betreiben, d.h. sie reicht aas, um alle Einheiten oder Zellen des Feldes in einem ruhenden oder arbeitenden Zustand zu halten. An einer Einheit im ruhenden Zustand ist keine Schreibspannung angelegt, während eine Einheit im arbeitenden Zustand eine Schreibspannung empfangen hat. Eine Einheit im arbeitenden Zustand ist durch das Anlegen einer Schreibspannung entladen worden, so daß Wandladungen gebildet und auf der (den) dielektrisch« LadungsspeicheroberflächeCn) der Einheit gespeichert werden.
Bei der Operation einer Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Vorrichtung, die gegenüberliegende Elektrodenanordnungen enthält, wird das Schreiben einer gesonderten Einheit oder Zelle gewöhnlich durch das Inlegen einer Schreibspannung an eine Elektrode der Zelle und einer ähnlichen Schreibspannung an die gegenüberliegende Elektrode der Zelle verursacht, deren Phasen so gewählt sind, daß die zwei Adressierungsspannungen algebraisch addiert werden.
Wenn die Schreibspannungen aus der gleichen Quelle stammen, jede die gleiche Größe wie die andere hats stellt jede deshalb die eine Hälfte der gesamten Schreibspannung für die Zelle dar.
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Des weiteren dient jede gegenüberliegende Elektrode der Zelle in typischer Weise als eine Elektrode für andere Zellen, besonders in einer x-y-Elektrodenmatrixanordnung, auch als Spalten-Zeilen-Elektrodenmatrix bekannt. In solch einer Matrixanordnung wird eine Schreibspannung an eine x-Achsen-(Zeilen)-Elektrode und eine ähnliche Schreibspannung an eine y-Achsen-(Spalten)-Elektrode angelegt, wobei die zwei Schreibspannungen algebraisch über der Zelle kombiniert werden, was durch die Überschneidung der x-Achsen-Elektrode und der y-Achsen-Elektrode verursacht wird. Auf diese Weise wird die Auswahl einer gesonderten Zelle, die adressiert werden soll, durch das Anlegen von Schreibspannungen an die richtigen x- und y-Elektroden verursacht, wie sie bestimmt, werden durch geeignetes elektronisches Verdrahtungematerial.
Wenn eine einzelne x- oder y-Eläctrode angeschrieben ist, kann die angelegte Schreibspannung ausreichend sein, um eine einzelne Zellseite "einzushalten", obgleich keine korrespondierende Schreibspannung an die gegenüberliegende Elektrode jener einzelnen Zellseite angelegt ist, d.h. wenn Schiäbspannungen an die gegenüberliegenden Elektroden einer ausgewählten Zelle angelegt werden, kann die an jede Elektrode angelegte Spannung ausreichen^ um andere Zellen anzuschreiben (die nicht angeschrieben werden sollen). Auf diese Weise können eine oder mehrere Zellen durch nur eine Elektrode an- < geschrieben werden, wegen UneinheitLichkeiten in der Feld- ♦ konstruktion, -herstellung usw. *
- Ll -ü 0 9 H JO / 0 f) I ü
Mit anderen Worten, ein"Teil der gesamten Schreibspannung für eine anzuschreibende Zelle wird inhärent an andere nicht anzuschreibende Zeilen angelegt, die einen geometrischen Ort entlang der x-Elektrode haben, und an andere nicht anzuschreibende Zellen, die einen geometrischen Ort entlang der y-Elektröde haben« Ein solcher Bruchteil der totalen Schreibspannung ist ausreichend, um eine oder mehrere nicht anzuschreibende Zellen "einzuschalten". Wo der Bruchteil der Schreibspannung, der an jede gegenüberliegende Elektrode einer einzelnen Zelle angelegt wird, gleich ist, repräsentiert er deshalb eine Hälfte, und das Phänomen des "Einschaltens" von nicht anzuschreibenden Zellen ist deshalb bekannt als "Halb-.--\r\
Im Zusammenhang mit der Ausführung dieser Erfindung wurde ein Verfahren entwickelt, um ein Mehrfach-Gasentladungsfeld asu betreiben, bei Äem das Anschreiben von nicht anzuschreibenden Zellen minimal gehalten oder eliminiert werden kann.
Im besonderen schlieft; diese Erfindung ein Verfahren ein, eine Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Vorrichtung zu betreiben, wobei eine Schreibspannung an eine Elektrode einer Feld-Zelle und eine andere Schreibspannung ah die • gegenüberliegende Elektrode der gleichen Zelle angelegt wird, und wobei die zwei angelegten Schreibspannungen
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algebraisch über der Zelle addiert werden von einer An-
aus stiegsbasis oder einem Plateau nahe Null/ und wobei die Amplitude der Basis im wesentlichen geringer ist als die maximale Amplitude, die durch die gesamte angelegte Versorgungsspannung in einer Periode erreicht wird, und die Größe der an jede der gegenüberliegenden Elektroden angelegten Schreibspannung nicht ausreichend ist, um irgend eine Einheit des Feldes anzuschreiben.
In der Ausführung dieser Erfindung können die Schreibspannungen irgendeine geeignete Wellenform aufweisen, so wie es allgemein hiervor für die Versorgungsspannung beschrieben wurde. Es ist auch in Auseicht genommen, daß jede Schreibspannung aus den gleichen oder verschiedenen Wellenformen bestehen kann. Ebenso ist es in Aueeicht genommen, daß jede Schreibspannung aus der gleichen oder einer verschiedenen Wellenform, wie sie die Versorgungsspannung hat, bestehen kann.
In einer bevorzugten Ausführung besitzt jede Schreibspannung eine rechteckige Wellenform.
Im Zusammenhang mit einer weiteren Ausführung dieser Erfindung besitzen die x- und y-Schreibspannungen die gleiche Größe.
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Im Zusammenhang mit noch einer anderen Ausführung sind die x- und y-Schreibspannungen von einer verschiedenen Größe«
Nach dem Stand der Technik sind Schreibspannuigpn algebraisch addiert worden zur Spitze der Versorgungsspannung. Eine solche Ausführung nach dem Stand der Technik ist in Pig. I beschrieben, worin eine Versorgungsspannung S einer rechteckigen oder quadratischen Wellenform und zwei Schreibspannungen W und W gezeigt sind, die eine rechteckige oder quadratische Wellenform aufweisen und algebraisch addiert sind zur Spitze der Versorgungsspannung.
In Figuren 2 und 3 sind zwei Ausführungen der Erfindung gezeigt.
In Fig. 2 ist eine Versorgungsspannung S' mit den Schreibspannungen W1 und W1 gezeigt, die algebraisch addiert sind
* y
von einem Anstiegsplateau bei Null getrennt von der Versorgungs spannung.
In Fig. 3 ist eine Versorgungsspannung S11 gezeigt mit den Schreibspannungen W" und W" , die algebraisch addiert sind von einem Anstiegsplateau bei Null, das sich auf dem niedrige /Teil der Versorgungsspannung befindet.
Andere Ausführungen dieser Erfindung, die nicht in den Figuren 2 und 3 illustriert sind, werden auch in Aussicht genanren.
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In allen Ausführungen dieser Erfindung einschließlich der in den Piguren 2 und 3 dargestellten können die Schreibspannungen W und W1 von der gleichen oder von verschiex y
dener Größe sein. Ebenso können W und W aus der gleichen
χ y
oder verschiedenen Wellenform bestehen, obgleich die quadratische oder rechteckige Wellenform für beide bevorzugt wird.
In allen Ausführungen dieser Erfindung einschließlich der in den Piguren 2 und 3 gezeigten ist die Größe von jeder Schreibspannung allein (W1 oder W) nicht ausreichend, um
χ y
irgendeine Einheit des Feldes anzuschreiben (zu entladen).
In der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung ist die Größe von jeder Schreibspannung (W oder W) gleich oder geringer
χ y
als die Größe der Versorgungsspannung S1.
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Claims (10)

  1. Patent an s ρ r Ü c h e : .. .
    ο ■
    1/ Verfahren zum Betreiben eines Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Feldes, das entgegengesetzte Elektrodenanordnungen und mindestens ein isoliertes dieleMrisches Ladungsspeieherelement enthält, wobei die Anordnungen so ausgerichtet sind, daß sie eine Vielziil von Entladungszellen bilden, und worin Versorgungs- und Sehreibspannungen an die Elektrodenanordnungen angelegt sind, um das Feld zu betreiben, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schreibspannung an eine Elektrode der Entladungszelle angelegt ist und eine ähnliche Schreibspannung an die gegenüberliegende Elektrode der Zelle, wobei die beiden Schreibspannungen algebraisch addiert sind über der Zelle von einem Anstiegsplateau nahe Null, um die Zelle zu entladen, und wobei die Amplitude des Plateaus im wesentlichen geringer ist als die maximale Amplitude; die durch die gesamte angelegte Versorgnngsspannung in einer Periode erreicht wird, und wobei die Größe der Scheibspannung, die an jede entgegengesetzte Elektrode angelegt ist, allein nicht ausreicht, um irgendeine Zelle des Feldes anzuschreiben.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ■ . daß die beiden Schreibspannungen die gleiche Größe besitzen.
    - 16 -
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  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schreibspannungen eine verscheidene Größe aufweisen.
  4. k. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Schreibspannungen eine rechteckige Wellenform aufweist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schreibspannungen algebraisch addiert werden von einem Anstiegsplateau bei Null, getrennt von der Versorgungsspannung.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schreibspannungen algebid sch addiert werden von einem Anstiegsplateau bei Null, das ein Teil der Versorgungespannung ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadunh gekennzeichnet, daß jede Schreibspannung eine Größe besitzt, die gleich oder geringer ist als die der Versorgungspannung.
  8. 8. Verfahren zum Betreiben eines Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Feldes, das ein ionisierbare· gasförmiges Medium in einer Gaskammer einschließt, die durch ein Paar von entgegengesetzten Ladungsspeicherelementen
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    aus nicht-leitendem Material gebildet wird, die im Rücken versehen sind mit Elektrodenelementen, wobei die Elektrodenelemente hinter jedem dielektrischen Element in transversaler Richtung so angeordnet sind mit Rüdsicht auf die Elektrodenelemente hinter den gegenüberliegenden dielektrischen Elementen, um eine Vielzahl von Entladungszellen zu bilden, und worin eine periodische Versorgungsspannung kontinuierlich an alle Zellen des Feldes angelegt ist und worin Schreibspannungen an ausgewählte Zellen angelegt sind, um solche Zellen zu entladen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schreibspannung an eine Elektrode der Entladungszelle und eine ähniiohe Schreibspannung an die gegenüberliegende Elektrode der Zelle angelegt wird, so daß die beiden Schreibspannungen algebraisch addiert werden über der Zelle von einem Anstiegsplateau nahe Null, um die Zelle zu entladen, und wobei die Amplitude des Plateaus im wesentlichen geringer ist al3 die maximale Amplitude, die durch die gesamte angelegte Versorgungsspannung in einer Periode erreicht wird, und wobei die Größe von jeder Sch !abspannung gleich oder gainger ist als die maximale. Amplitude der gesamten angelegten Versorgungsspannung in einer Periode, und wobei die Größe von jeder Schreibspannung allein nicht ausreichend ist, um irgendeine Zelle des Feldes anzuschreiben. /
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  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schreibspannungen eine verschiedene
    Größe besitzen.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine von den beiden Schreibspannungen eine rechteckige Wellenform besitzt.
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DE2249072A 1971-10-12 1972-10-06 Verfahren zum Betreiben eines Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Feldes Expired DE2249072C3 (de)

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