DE2249072B2 - Ansteuerungs-Wellenform für Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Felder - Google Patents
Ansteuerungs-Wellenform für Gasentladungs-Anzeige/Speicher-FelderInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Mehrfach-Gasentladungsvorrichtungen,
besonders auf Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Felder oder -einheiten, die
einen elektrischen Speicher besitzen und die in der Lage sind, eine visuelle Anzeige oder Darstellung von Daten,
wie Zahlen, Buchstaben, Radaranzeigen, Flugstandsanzeigen, Binärworten, Lehrbildern usw., zu übernehmen.
Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige- 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 dielektrischen
Ladungsspeicherelementen befindet, die im Rücken versehen sind mit Leiter-iEIektrodenJelementen, 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 (Proceedings of the Fall Joint Computer Conference,
IEEE, San Francisco, California, November 1966, Seiten 541—547) 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 einer gewählten Entladungseinheit 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
zu dem elektrischen Feld, das die Ladungen erzeugt hat, entgegengerichtet ist, um die Entladung für den übrigen
Teil der Halbperiode zu beenden und bei 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 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
dielektrischen Oberflächenzone 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-PS34 99 167.
Ein Beispiel eines Feldes, das physikalisch isolierte r>
Einheiten enthält, wird in dem Artikel von D. L B i t ζ e r und H. G. Slot to w, betitelt »The Plasma Display
Panel — A Digitally Addressable Display With Inherent Memory«, Proceeding of the Fall Jcint Computer
Conference, IEEE, San Francisco, California, November >o
1966, Seiten 541 —547. Auch wird Bezug genommen auf
die US-PS 35 59 190.
Bei der Operation des Feldes wird ein stetiges Volumen ionisierbaren Gases durch ein Paar von
nichtleitenden Oberflächen begrenzt, die im Rücken mit Leiteranordnungen versehen sind, die in typischer
Weise Matrix-Elemente bilden.
Die kreuzförmigen Leiteranordnungen können orthogonal verbunden werden (aber irgendeine andere
Konfiguration der Leiteranordnungen kann auch jo 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 //-Reihen und C-Spalten hat, die Anzahl der j3
elementaren Entladungsräume durch das Produkt H χ C und die Anzahl der elementaren oder diskreten
Zonen durch das doppelte der Anzahl der elementaren Entladungsräume dargestellt.
Außerdem kann das Feld eine sogenannte monolithisehe
Struktur 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 Basisstoff.
Es ist auch eine Gasentladungsvorrichtung ausführ- -,0
bar, worin einige der Leiter- oder Elektrodenelemente in direktem Kontakt mit dem gasförmigen Medium
stehen und die übrigen Elektronenelemente in geeigneter Weise isoliert von solch einem Gas sind, mit
mindestens einer isolierten Elektrode. 5-,
Zusätzlich zu der Matrixkonfiguration können die Leiteranordnungen andersartig geformt cein. Während
die bevorzugte Leiteranordnung aus dem bereits besprochenen Gittertyp besteht, ist es ebenso einleuchtend,
daß dort, wo eine maximale Verschiedenheit von bo 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. b^
Es wird ein Gas verwendet, das sichtbares Licht oder unsichtbare Strahlung verursacht, die einen Leuchtstoff
stimuliert (wenn die visuelle Anzeige über ein Objektiv erfolgt) und während der Entladung reichlich Ladungen
(Ionen und Elektroden) erzeugt.
In einem Feld mit offenen Zeilen nach der US-PS 34 99 167 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 FeJd, das
nicht isolierte Einheiten enthält, erzeugt werden. Wie in der US-PS 34 99 167 beschrieben ist, ist der Raum, der
von dem Gas zwischen den dielektrischen Oberflächen ausgefüllt wird, so ausgebildet, um 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 Speicherfunktion 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 »lektrodenlose Entladung« bezeichnet, wurden in
solchen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik solche Frequenzen, Entladungsräume und ein solcher
Arbeitsdruck verwendet, daß, obgleich die Entladungen im gasförmigen Medium initiiert werden, solche
Entladungen uneffektiv waren oder nicht verwertbar für die Ladungserzeugung und -speicherung bei höheren
Frequenzen. Obgleich die Ladungsspeicherung bei niedrigeren Frequenzen verwirklicht werden kann, ist
ein solcher Ladungsspeicher nicht benutzt worden in einer Anzeige/Speicher-Vorrichtung in der Art und
Weise des vorerwähnten Standes der Technik.
Der Begriff »Speicherkapazität« wird hier definiert als
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 Ve die halbe Amplitude der minimal
angelegten Spannung ist, die ausreicht, um die einmal initiierten Entladungen aufrechtzuerhalten.
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 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 Gasraum
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 Versorgungswechselspan- > nung, um das wechselseitige Speichern von Ladungen
auf Paaren von entgegengesetzten diskreten Zonen auf den dielektrischen Oberflächen aufrechtzuerhalten,
wenn das elementare Gasvolumen einmal entzündet worden ist. in
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 π irgendeiner anderen geometrischen Gestalt. Wie in der
älteren DE-Patentanmeldung P 21 36 412.5-35 beschrieben ist, kann die eine Hälfte der Versorgungsspannung
an eine Elektrodenanordnung und die andere Hälfte bei 180° Phasenverschiebung oder entgegengesetzter PoIarität
an die gegenüberliegende Elektrodenanordnung angelegt werden, wobei die zwei angelegten Versorgungsspannungen
algebraisch über der Einheit addiert werden. Ebenso kann die ganze Versorgungsspannung
an nur eine Elektrodenanordnung angelegt werden.
Die Versorgungsspannung reicht aus, um das Feld zu betreiben, d. h. sie reicht aus, 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 jo 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) dielektrischen Ladungsspeicheroberflä- ji
che(n) 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 Anlegen 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 hat,
stellt jede deshalb die eine Hälfte der gesamten Schreibspannung für die Helle dar.
Des weiteren dient jede gegenüberliegende Elektro- w
de 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, mi
Auf diese Weise wird die Auswahl einer gesonderten Zelle, die adressiert werden soll, durch das Anlegen von
Schreibspannungen an die richtigen *- und y-Elektroden
verursacht, wie sie bestimmt werden durch geeignetes elektronisches Verdrahtungsmalerial. br>
Wenn eine einzelne x- oder y-Elcktrodc angeschrieben
ist, kann die angelegte Schreibspannung ausreichend sein, um eine einzelne Zellscitc »einzuschalten«,
obgleich keine korrespondierende Schreibspannung at die gegenüberliegende Elektrode jener einzelner
Zellseite angelegt ist, d. h. wenn Schreibspannungen ai die gegenüberliegenden Elektroden einer ausgewähltei
Zelle angelegt werden, kann die an jede Elektrodi angelegte Spannung ausreichen, um andere Zellei
anzuschreiben (die nicht angeschrieben werden sollen] Auf diese Weise können eine oder mehrere Zellen durcl
nur eine Elektrode angeschrieben werden, wegei Uneinheitlichkeiten in der Feldkonstruktion, -herstel
lung usw.
Mit anderen Worten, ein Teil der gesamtei Schreibspannung für eine anzuschreibende Zelle wir<
inhärent an andere nicht anzuschreibende Zellei angelegt, die einen geometrischen Ort entlang de
x-Elektrode haben, und an andere nicht anzuschreiben
de Zellen, die einen geometrischen Ort entlang dei y- Elektrode haben. Ein solcher Bruchteil der totalei
Schreibspannung ist ausreichend, um eine oder mehren nicht anzuschreibende Zellen »einzuschalten«. Wo dei
Bruchteil der Schreibspannung, der an jede gegenüber liegende Elektrode einer einzelnen Zelle angelegt wird
gleich ist, repräsentiert er deshalb eine Hälfte, und da; Phänomen des »Einschaltens« von nicht anzuschreiben
den Zellen ist deshalb bekannt als »Halb — Wahl«.
Im Zusammenhang mit der Ausführung diesel Erfindung wurde ein Verfahren entwickelt, um eit
Mehrfach-Gasentladungsfeld zu betreiben, bei dem da: Anschreiben von nicht anzuschreibenden Zellen mini
mal gehalten oder eliminiert werden kann.
Im besonderen schließt diese Erfindung ein Verfahrer ein, eine Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher
Vorrichtung zu betreiben, wobei eine Schreibspannunj an eine Elektrode einer Feld-Zelle und eine ander«
Schreibspannung an die gegenüberliegende Elektrod« der gleichen Zelle angelegt wird, und wobei die zwe
angelegten Schreibspannungen algebraisch über dei Zelle addiert werden von einer Anstiegsbasis odei
einem Plateau nahe Null aus und wobei die Amplitud« der Basis im wesentlichen geringer ist als die maximal«
Amplitude, die durch die gesamte angelegte Versorgungsspannung in einer Periode erreicht wird und die
Größe der an jede der gegenüberliegenden Elektroder angelegten Schreibspannung nicht ausreichend ist, urr
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 ir
Aussicht genommen, daß jede Schreibspannung aus der gleichen oder verschiedenen Wellenformen bestehen
kann. Ebenso ist es in Aussicht 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.
Im Zusammenhang mit noch einer anderen Ausführung sind die x- und /-Schreibspannungen von einer
verschiedenen Größe.
Nach dem Stand der Technik sind Schreibspannungen algebraisch addiert worden zur Spitze der Versorgungsspannung. Eine solche Ausführung nach dem Stand der
Technik ist in Fig. 1 beschrieben, worin eine Versorgungsspannung
S einer rechteckigen oder qiiadrnli-
sehen Wellenform und zwei Schreibspannungen Wrund
Wx gezeigt sind, die eine rechteckige oder quadratische
Wellenform aufweisen und algebraisch addiert sind zur Spitze der Versorgungsspannung.
In F i g. 2 und 3 sind zwei Ausführungen der Erfindung gezeigt.
In F i g. 2 ist eine Versorgungsspannung S' mit den Schreibspannungen W",und W'y gezeigt,die algebraisch
addiert sind von einem Anstiegsplateau bei Null, getrennt von der Versorgungsspannung.
In F i g. 3 ist eine Versorgungsspannung S" gezeigt
mit den Schreibspannungen Wx und W"y, die algebraisch
addiert sind von einem Anstiegsplateau bei Null, das sich auf dem niedrigeren Teil der Versorgungsspannung
befindet.
Andere Ausführungen dieser Erfindung, die nicht in den F i g. 2 und 3 illustriert sind, werden auch in Aussicht
genommen.
In allen Ausführungen dieser Erfindung einschließlich der in den F i g. 2 und 3 dargestellten können die
Schreibspannungen Wx und W'y... von der gleichen
oder von verschiedener Größe sein. Ebenso können Wx
und Wy... aus der gleichen oder verschiedenen Wellenform bestehen, obgleich die quadratische oder
rechteckige Wellenform für beide bevorzugt wird.
In allen Ausführungen dieser Erfindung einschließlich der in den F i g. 2 und 3 gezeigten ist die Größe von
jeder Schreibspannung allein (etwa Wx oder W'y) nicht
ausreichend, um irgendeine Einheit des Feldes anzuschreiben (zu entladen).
In der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung ist die Größe von jeder Schreibspannung (etwa Wx oder
Wy) gleich oder geringer als die Größe der Versorgungsspannung
S'.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Verfahren zum Betreiben eines Mehrfach-Gasemladungs-Anzeige/Speicher-Feldes,
das sich kreu- ι zende Elektrodenanordnungen und mindestens ein
isoliertes dielektrisches Ladungsspeicherelement enthält, wobei die Anordnungen so ausgerichtet sind,
daß sie eine Vielzahl von Entladungszellen bilden, und worin Versorgungs- und Schreibspannungen an κι
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 Gegenelektrode der Zelle, r, wobei die beiden Schreibspannungen algebraisch
addiert sind über der Zelle von einem Ausgangsplateau mit nahe bei Null liegender Steigung, um die
Zelle zu entladen, wobei ferner die Höhe des Ausgangsplateaus im wesentlichen geringer ist als >»
die maximale Amplitude, die durch die gesamte angelegte Versorgungsspannung in einer Periode
erreicht wird, und wobei die Größe der Schreibspannung, die an jede der sich kreuzenden Elektroden
angelegt ist, allein nicht ausreicht, um irgendeine >s
Zelle des Feldes anzuschreiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schreibspannungen die
gleiche Größe besitzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- jo
zeichnet, daß die beiden Schreibspannungen eine verschiedene Größe aufweisen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Schreibspannungen
eine rechteckige Wellenform aufweist, ü
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schreibspannungen algebraisch
addiert werden von einem Anstiegsplateau bei Null, getrennt von der Versorgungsspannung.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- -id zeichnet, daß die zwei Schreibspannungen algebraisch
addiert werden von einem Anstiegspiateau bei Null, das ein Teil der Versorgungsspannung ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schreibspannung eine Größe
besitzt, die gleich oder geringer ist als die der Versorgungsspannung.
8. Verfahren zum Betreiben eines Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Feldes,
das ein ionisierbares gasförmiges Medium in einer Gaskammer j»
einschließt, die durch ein Paar von entgegengesetzten Ladungsspeicherelementen aus nichtleitendem
Material gebildet wird, die im Rücken versehen sind mit Elektrodenelementen, wobei die Elektrodenelemente
hinter jedem dielektrischen Element in transversaler Richtung so angeordnet sind mit
Rücksicht auf die Elektrodenelemente hinter den gegenüberliegenden dielektrischen Elementen, um
eine Vielzahl von Entladungszellen zu bilden, und worin eine periodische Versorgungsspannung konti- ω)
nuierlich 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 ähnliche Schreibspannung gn die gegenüberliegende Elektrode
der Zelle angelegt wird, so daß die beiden Schreibspannungen algebraisch addiert werden über
der Zelle von einem Anstiegsplaieau 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 Versorgungsspannung in einer Periode erreicht wird, und wobei die Größe von jeder
Schreibspannung gleich oder geringer 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.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Schreibspannungen eine verschiedene Größe besitzen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine von den beiden
Schreibspannungen eine rechteckige Wellenform besitzt.
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