DE2458677A1

DE2458677A1 - Flache sichtplatte und verfahren zu deren betrieb

Info

Publication number: DE2458677A1
Application number: DE19742458677
Authority: DE
Inventors: Yukio Okamoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-12-12
Filing date: 1974-12-11
Publication date: 1975-06-26
Also published as: NL7416196A; DE2458677B2; DE2458677C3; JPS50100917A; JPS5526580B2; US3934172A

Description

(Priorität: 12. Dezember 1973, Japan, Nr. 137 782/1973)

Die Erfindung bezieht sich auf eine flache Gleichstromentladungs-Sichitafel, bei der die Hauptentladung durch von einer Hilfsentladung diffundierende Elektronen induziert wird, sowie auf ein Verfahren zum Betreiben der flachen Sichttafel.

Der Stand der Technik und die Erfindung werden anhand der Zeichnung

erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt des Grundaufbaues einer bekannten flachen Sichttafel;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines Ver-

. fahrens zum-Betreiben der bekannten, in Fig. 1 gezeig- ; '■ ten Sichttafel;

Fig. 3 in einem Querschnitt den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen flachen Sichttafel;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Sichttafel; '

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Pig. 5a Schaltbilder bzw. ein Diagramm zur Erläuterung der durch

¹¹¹¹ die erfindungsgemäße Sichttafel erreichten Ionisationskopplungen;

Fig. 6 in einem Diagramm Spannungs- bzw. Stromverläufe zur Anwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 7 · in einer perspektivischen Darstellung den Aufbau eines Ausfuhrungsbeispiels der erfindungsgemäßen flachen Sichttafel; und

Fig. 8a Querschnitte eines weiteren Ausführungsbeispiels der er-

^{und 8b} findungsgemäßen Sichttafel.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt den grundsätzlichen Aufbau einer bekannten flachen Sichttafel. Bei dieser ist zwischen einer Hilfsanode und einer Kathode 3 ein Hilfs-Entladungsraum 2 vorgesehen. Ein Haupt-Entladungsraum 7 befindet sich in einer Isolierplatte 6, die zwischen der Kathode 3 und einer Anode 9 angeordnet ist. Die Zwischenräume sind mit einem bekannten' Entladungsgas gefüllt. Der aus dem Hilfs-Entladungsraum 2 und dem Haupt-Entladungsraum 7 bestehende Entladungsraum entspricht einem Bildelement zur Anzeige eines Buchstabens, eines Zeichens, einer Nummer oder eines Fernsehbildes. Auf die eine Seitenwand der Isolierplatte 6 im Haupt-Entladungsraum 7 ist Phosphor 8 aufgebracht. Zur Wiedergabe beispielsweise eines Fernsehbildes mittels solcher Entladungsräume werden vorherbestimmte Spannungen den jeweiligen Elektroden aufgedrückt, um die Entladung in den jeweiligen Entladungsräumen und die Abtastung infolge der Übertragung der Ladung durch die Kathoden 3 hervorzurufen. Das heißt, es wird von einer Klemme S über einen Widerstand R~ der Hilfsanode 13 eine Gleichspannung I von 250 V, von einer Klemme K der Kathode 3 eine Impulsspannung II mit einer Amplitude von 100 V und eine Impulsspannung III mit einer Amplitude von 120 V von einer Klemme A über einen Widerstand R^ der Anode 9 zugeführt. Durch die zwischen der Hilfeanode 13 und der Kathode 3 liegende Spannung wird im Hilfs-Entladungsraum 2 Plasma erzeugt. Hauptsächlich die Ionen im Plasma diffundieren in den Haupt-Entladungsraum 7, wodurch die Hauptentladung hervorgerufen wird. Die Haupt-

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entladung wird durch den Sekundär-Entladungsmechanismus bewirkt, wobei die durch die Diffusion der Ionen erzeugten Sekundärelektronen, die anfänglichen Elektronen am Beginn der Hauptentladung sind. Aus diesem Grund sind die Übergangscharakteristiken der Hauptentladung, beispielsweise die Bildungsverzögerung und die Zeitverzögerung, verbesserungsbedürftig. Weitere Schwierigkeiten bilden der energetische Wirkungsgrad der Entladung, die Menge der abzustrahlenden ultravioletten Strahlen und der Wirkungsgrad der der geringen Strahlungsmenge zuzurechnenden Phosphorerregung.

Als'Verfahren zur Durchführung der Abtastung wird bei der in Fig. 1 gezeigten Sichttafel das Selbsttastverfahren (das Verfahren der Übertragung der die Hilfsentladung bildenden Glühentladung, wie ' sie normalerweise bei Vorrichtungen dieser Art angewendet wird) benutzt. Das Selbsttastverfahren wird anhand Fig. 2 näher erläutert. Diese zeigt nur die Anordnung der Elektroden der bekannten Sichttafel. Das Hilfsentladungsglühen oder -glimmen, das durch die zwischen der Hilfsanode 1 3 und der Kathode 3 liegende Spannung erzeugt wird, wird durch die Potentiale der Kathoden 3 oder K-, K,, Kp, ..'.. übertragen. Es handelt sich um eine Kathoden-Übertragungseinrichtung, wobei eine am Ende befindliche Kathode 3 als Rücksetzkathode Κ- verwendet· wird. Die Kathoden (K., K., E- ),

(K₆, Kr-, Ko, ) und (K,, YLr, K_n ) sind jeweils gemeinsam

C. O ο j D j-

dreiphasig geschaltet. Das Hilfsentladungsglimmen wird schritt-• weise übertragen, indem der Rücksetz-Kathodenklemme K/_R ein Rückset zimpuls und den Klemmen K/.. , K/p und K/, die jeweiligen Phasen aufgedrückt werden. Zur Erhöhung der Tastgeschwindigkeit muß bei dem bekannten Verfahren die Gluhentladung intensiviert werden, um den Hilfsentladungsstrom zu erhöhen. Aber auch bei hohem Hilfsentladungsstrom steigt die Helligkeit nicht an. Der Leuchtwirkungsgrad der gesamten Vorrichtung wird also abgesenkt.

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-JK-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flache Sichttafel sowie ein Verfahren zu ,deren Betreiben anzugeben, durch die die Übergangseigenschaften der Hauptentladung verbessert werden. Ferner soll eine flache Sichttafel und ein Verfahren zu deren Betreiben angegeben werden, durch die der energetische Wirkungsgrad der Entladung oder der Leuchtwirkungsgrad der Vorrichtung verbessert werden.

Erfindungsgemäß werden die Elektronen in dem Plasma, das im Hilfs-Entladungsraum erzeugt wird, in einen Haupt-Entladungsraum diffundiert, so daß so die Hauptentladung durch die Elektronen induziert wird. Erfindungsgemäß wird die Anodenübertragung angewandt, wobei das Hilfsentladungsglimmen mittels Zwischenelektroden Übertragen wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Fig. 3 bis 8 näher erläutert.

Fig. 5 zeigt in einem Querschnitt den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Sichttafel. Zwischen der Anode 9 und der Kathode 3 ist eine Zwischenelektrode 4 angeordnet. Die Hilfsentladung erfolgt zwischen der Kahtode 3 und der Zwischenelektrode 4. Die Hauptentladung erfolgt zwischen der Anode 9 und der Zwischenelektrode Ein Raum in der Isolierplatte 6 zwischen der Anode 9 und der Zwischenelektrode 4 bildet den Haupt-Entladungsraum 7. In der Anode 9 ist eine Anzeigeöffnung 10 ausgebildet, die einen Teil des Haupt-Entladungsraumes bildet. Als Spannungen zur Übertragung des Hilfs-.entladungsglimmens werden angelegt: von einer Klemme K über einen Widerstand R^. an die Kathode 3 eine Gleichspannung IV von -250 oder -400 V; von einer Klemme Iv an die Zwischenelektrode 4 eine Impulsspannung V, deren Höhe beispielsweise zwischen -100 V (oder -25OV) und 0 V (oder -250 V) veränderlich ist; und von einer Klemme A-. über einen Widerstand R. an die Anode 9 eine Impulsspannung VI, 'deren Höhe beispielsweise zwischen 0 V (oder -E^ Volt)

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und +Ep Volt (oder 0 Volt) veränderlich ist. Bei diesem Aufbau diffundieren hauptsächlich Ionen in dem. im Hilfsentladungsraum 2 durch die an die Kathode 3 und die* Zwischenelektrode 4 angelegte Spannung erzeugten Plasma in den Haupt-Entladungsraum 7. Gesteuert durch die Potentialdifferenz zwischen der "Zwischenelektrode 4 und der Anode 9, kann im Haupt-Entladungsraum 7 eine positive säulenaritge Entladung erzeugt werden, die eine ausgiebige Ultraviolettstrahlenquelle ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Anzeigewiderstand R^ im Prinzip überflüssig ist, weil die flache Anzeigetafel die Hauptentladung nicht einzig durch die Hauptentladung aufrechterhalten kann. Ferner ist von Vorteil, daß die Entladung stabil gehalten werden kann, da der Spannungsabfall im Tastwiderstand R' als Stromrückkopplung wirkt.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemaßen Verfahrens zum Betreiben der Vorrichtung der Fig. 3, wobei das Anodenübertragungs-Selbsttastverfahren unter Ausnutzung der Zwischenelektroden angewandt wird. Fig. 4 zeigt eine der Fig. 2 ähnliche Elektrodenanordnung.

Gemäß Fig. A sind eine größere Anzahl von Zwischenelektroden 4 in -einer Reihe angeordnet. Die Zwischenelektrode I~ an einem Ende der Reihe dient zum Rücksetzen. Die restlichen Zwischenelektroden X^, Ip, I,,... sind beispielsweise in drei Blöcke unterteilt, nämlich in die Blöcke (E^, I-, I„," ..), (Ip, I,-, Iq, ....) und (I,, Ig, Ig, ....). Die beispielhaft in Fig. 6 gezeigten Impulssignale I /.j , 1^2 und I /, werden den Klemmen I /.. , Ij^ bzw. I /, der jeweiligen Blöcke^ zugeführt. Das beispielhaft in Fig. 6 gezeigte Impulssignal I/_R wird von einer Rücksetzklemme I/_R der Rücksetz-Zwischenelektrode I_R zugeführt.

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Die zur Anzeige an die Anode anzulegende Spannung E._ ist mit den Signalspannungen der Zwischenelektroden synchronisiert (Fig. 6). · Sie wird der Anodenklemme. A- der Fig. 3 beispielsweise, mittels einer K_onstantstromq.uelle zugeführt. Wie in Fig. 6 bei AM oder PV gezeigt, erfolgt die Helligkeitsmodulation der Anzeige mittels Impulsspitzen (Amplitudenmodulation) oder Impulsbreiten oder -anzahlen (Strommodulation) entsprechend den EingangsSignalen. Die Helligkeitsmodulation kann auch mittels einer Kombination dieser Modulationsarten erfolgen.

Wenn auf diese Weise das Anodenübertragungs-Selbsttastverfahren angewendet wird, bei dem die Potentiale .der Zwischenelektroden übertragen werden, kann die bei der Selbstübertragung unerläßliche Ionenkopplung verstärkt werden, wie anhand der Fig. 5a und 5b erläutert wird. Dies hat den Vorteil, daß mit niedriger Spannung gespeist und mit hoher Tastgeschwindigkeit gearbeitet werden kann.

Fig. 5a zeigt zwei Schaltungen (A-1) und (A-2) zur Messung der Stärke der Ionisationskopplung beim Anodenübertragungs-Selbsttastverfahren gemäß der Erfindung bzw. dem bekannten Kathoden-Ubertragungsverfahren. Fig. 5b zeigt ein Beispiel für ein Kennliniendiagramm, in dem die Meßergebnisse unter gleichen Bedingungen gegenübergestellt sind. Voltmeter V^ und Vg- dienen zur Messung der der N-ten Zwischenelektrode bzw. Kathode zugeführten Schwebepotentiale, ein Amperemeter M dient zur Messung des Hilfsentladestromes.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Anodenübertragung die Entladung zwischen der Kathode 3 und der (N - 1)-ten Zwischen_elektrode 1^ der Zwischenelektroden 4, die gegenüber der gemeinsamen Kathode 3 angeordnet ist, abläuft, diffundieren die hauptsächlich aus metastabilen, langlebigen Atomen bestehenden Teilchen längs des Hilfs-Entladungsraumes 2 und laden die angrenzende N-te Zwischenelektrode I„ auf ein positives Potential auf. Im Vergleich mit dem Fall, daß

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zwischen der Kathode 3 und der (N-1 )-ten Zwischenelektrode 1^. , keine Entladung stattfindet, kann die von außen zur Zündung der Entladung zwischen der Kathode 3 und der N-ten Zwischenelektrode IjT um dieses Maß kleiner sein. Aus diesem Grunde wird', wenn, um die Entladung zu induzieren, eine bestimmte Spannung an die (N-1)-te Zwischenelektrode I^_^ angelegt wird, die Entladung zwischen der angrenzenden N-ten Zwischenelektrode I™· und der Kathode 3 gefördert. Wenn die gleiche Spannung wie die der Elektrode 1^· λ an die Elektrode 1^- angelegt wird, wird die Übertragung erleichtert.

Gemäß den Kennlinien der Fig. 5b ist die Ladungsmenge, auf die die angrenzende Zwischenelektrode aufgeladen wird, oder das Schwebepotential der angrenzenden Zwischenelektrode wesentlich größer im Falle der erfindungsgemäßen Anodenlibertragung als im Falle der bekannten Kat ho deniib er tragung. Bei einem Entladestrom von 100/uA ist beispielsweise das Schwebepotential der angrenzenden Zwischenelektrode gemäß der Erfindung etwa .6 mal so hoch wie bei dem bekannten Aufbau. Wie in Fig. 5b gezeigt, ist das Maß bzw. die Geschwindigkeit der Ionisationskopplung stark abhängig von der Größe des Hilfsentladestroms zwischen der Kathode 3 und der (N-1)-ten Zwischenelektrode I^ ... Das Maß der Ionisationskopplung ist eine Funktion des Abstandes zwischen den Zwischenelektroden !„ .. und Ijt. Bei kleinerem Abstand wird für einen bestimmten Bereich der Hilfsentladeströme die Kopplung größer.

Bei der Anodenübertragung wird, wie erwähnt, im Gegensatz zu dem Flackern des Hilfsentladungsglimmens infolge des Schaltens des Kathodenpotentials, die Potentialverteilung auf der gemeinsamen Kathodenoberfläche durch Schalten des Potentials der Zwischenelektroden übertragen, so daß die Verteilung der Elektronenemission von einem Teil der Kathodenoberfläche gesteuert wird, der der Zwischenelektrode entspricht. Die Elektronen werden daher sehr leicht emittiert und verteilt. Die Ionisationskopplung wird somit intensiviert und die Übertragung erleichtert. Mit anderen Worten, die Übertragungsgeschwindigkeit kann erhöht werden.

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Zur Erhöhung der Tastgeschwindigkeit muß bei der bekannten Sichttafel der Hilfsentladungsstrom hoch sein. Me Helligkeit wird hierdurch nicht gesteigert, so daß der Helligkeitswirkungsgrad abnimmt. Da erfindungsgemäß der Hilfsentladungsstrom und der Hauptentladungsstrom einheitlich sind, kann im Gegensatz dazu die H)astgeschwindigkeit und gleichzeitig die Helligkeit erhöht werden, indem der Hilfsentladungsstrom erhöht wird. Somit wird der Wirkungsgrad nicht abgesenkt.

Da die Kathode 3 aus einem feinen Draht aufgebaut werden kann, kann für einen bestimmten festen Strom eine hohe Stromdichte eingestellt werden, was hinsichtlich der Elektronenemission vorteilhaft ist. Die erfindungsgemäße flache Sichttafel hat also gegenüber der bekannten vielerlei Vorteile.

Pig. 7 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sichttafel. Ein Isoliersubstrat 1 ist mit Schlitzen 2 versehen, die die Hilfsentladungsräume bilden. In den Schlitzen 2 Bind die Kathoden 3 angeordnet. Senkrecht zu den Kathoden 3 verlaufen Zwischenelektroden 4 mit je einer Anzahl von Löchern 5. Auf den Zwischenelektroden 4 ist eine Isolierplatte 6 angeordnet,· die eine Anzahl von Haupt-Entladungsräumen 7 aufweist. Die Haupt-Entladungsräume entsprechen einem oder mehreren Löchern 5.

Bei Farbanzeige wird auf den Berdch des Haupt-Entladungsraumes Phosphor 8 aufgebracht. Wird dabei, wie in den Querschnitten der Fig. 8a und 8b gezeigt, der Haupt-Entladungsraum 7 konisch ausgeführt, so wird die Aufbringung des Phosphors erleichtert. Weiter werden die Richteigenschaften der Helligkeit usw. verbessert. Fig. 8a und 8b sind Querschnitte in den Richtungen χ bzw. y gemäß Fig. 7. , ■

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Der Phosphor kann auf diejenigen Teile der Zwischenelektrode 4 aufgebracht werden, die zu den Haupt-Entladungsräumen 7 weisen.

Auf der Isolierplatte 6 sind Anoden 9 aufgebracht, die je z. B. aus einer Metallplatte oder Metalldraht bestehen, wobei die Anzeigeöffnungen 10 auch als Teil der Haupt-Entladungsräume dienen. Die Anoden können auch aus einem lichtdurchlässigen Leiter bestehen. Auf den Anoden 9 ist eine lichtdurchlässige Isolierplatte 11 angeordnet. Bei Farbanzeige kann auf die Rückseite (die zu den Anoden • 9 weisende Seite) der lichtdurchlässigen Isolierplatte 11 lichtdurchlässiger Phosphor 12 aufgebracht werden. ι '

Statt nur eine Hauptentladung durch eine Hilfsentladung zu steuern, können auch mehrere Hauptentladungen gesteuert werden.

Wird auf die Kathode eine Substanz aufgebracht, durch die der Koeffizient der Elektronenemission erhöht wird, beispielsweise Hexafluorid oder Bariumoxid, so._vwird die Elektronenemission besonders wirkungsvoll.

Vorstehend wurden der Aufbau der flachen Anzeigetafel und die - Zwis'chenelektrodenübertragung beschrieben, die das grundlegende Verfahren zum Betreiben der Tafel ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf Abwandlungen des Speisesystems, bei denen geeignet'e .Gleich-Vorspannungen der Anode und anderen Elektroden zugeführt werden, oder bei denen die Impulsformen der Speiseimpulse geändert werden. ·

Patentansprüche.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Flache Anzeigetafel, gekennzeichnet durch mehrere parallel zueinander angeordnete Kathoden (3), durch mehrere Zwischenelektroden (4), die je die Kathoden schneiden und je mit Löchern (5) entsprechend den Schnittstellen mit den Kathoden versehen und ebenfalls parallel zueinander angeordnet sind, durch auf der von den Kathoden abgewandten Seite der Zwischenelektroden angeordnete Anoden (9), die parallel zu den Kathoden (3) und parallel zueinander verlaufen, durch für die entsprechenden Kathoden vorgesehene Hilfs-Entladungsräume (2), die je den Zwischenelektroden gemeinsam sind, durch in den Anoden (9) entsprechend den Löchern (5) in den Zwischenelektroden (4) angeordnete Haupt-Entladungsräume (7) und durch in den Haupt- und Hilfs-Entladungsräumen hermetisch eingeschlossenes Gas.

2. Sichttafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Haupt-Entladungsräume (7) eine fluoreszente Substanz (8) aufgebracht ist.

3. Sichttafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kathoden (3) eine Substanz mit hohem Elektronenemissionskoeffizienten aufgebracht ist.

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4. Verfahren zum Betreiben einer Sichttafel nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet , daß an die Kathoden eine vorherbestimmte Gleichspannung angelegt wird, und daß an die ZwischenelektrOden zur.Übertragung des Glimmens der Hilfsentladung sequentiell eine Tastspannung angelegt wird. . ·

5. Flache Sichttafel, gekennzeichnet durch ein Isoliersubstrat (1) mit mehreren parallel zueinander angeordneten Schlitzen, die je einen Hilfs-Entladungsraum (2) bilden, durch in den Schlitzen angeordnete Kathoden (3), durch sich mit den Kathoden schneidende Zwischenelektroden (4), die an den Schnittstellen mit löchern (5) versehen sind, durch parallel zu den Kathoden und entsprechend den löchern der Zwischenelektroden angeordnete Anoden (9), durch eine zwischen den Zwischenelektroden (4) und den Anoden (9) angeordnete Isolierplatte (6) mit DurchgangsÖffnungen an den den'Öffnungen (5) der Zwischenelektroden (4) entsprechenden Stellen, durch ein transparentes Isoliersubstrat (10), das auf den Anoden (9) angeordnet ist, und durch ein in den Haupt-Entladungsräumen (7), die durch die DurchgangsÖffnung gebildet werden, und in den Hilfs-Entladungsräumen (2) enthaltenes, hermetisch eingeschlossenes Gas, so daß die bei der Hilfsentladung, im Hilfs-Entladungsraum erzeugten Elektronen in den Haupt-Entladungsraum diffundieren.

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6. Verfahren zum Betreiben einer Sichttafel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß an die Kathoden eine vorherbestimmte Gleichspannung angelegt wird, und daß an die Zwischenelektroden zur Übertragung der G-linimentladung der Hilfsentladung eine Tastimpulsspannung angelegt wird.

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