DE2249072B2 - Ansteuerungs-Wellenform für Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Felder - Google Patents

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. b^r>

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 W_rund W_x 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 W_x 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 W_x und W'_y... von der gleichen oder von verschiedener Größe sein. Ebenso können W_x 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 W_x 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 W_x oder W_y) gleich oder geringer als die Größe der Versorgungsspannung S'.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

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.