DE1814353A1

DE1814353A1 - Anzeigeeinrichtung fuer ein elektronisches Rechengeraet

Info

Publication number: DE1814353A1
Application number: DE19681814353
Authority: DE
Inventors: Akira Tanimoto
Original assignee: Hayakawa Denki Kogyo KK
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1967-12-12
Filing date: 1968-12-12
Publication date: 1969-10-02
Also published as: US3571655A; DE1814353B2; GB1245785A; SE356620B; FR1594410A; DE1814353C3

Description

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Hayakawa Denk! Kogyo Kabushiki Kaisha 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Japan

Anzeigeeinrichtung für ein elektronisches Rechengerät

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung für ein elek- '■ tronisches Rechengerät oder dgl., insbesondere zur Anzeige von Zahlenwerten unter Verwendung neuartiger Anzeigeröhren.

Bei Anlagen, wie elektronischen Tisghrechengeräten, die mit numerischer Anzeige arbeiten, hat man als Anzeigeröhren im allgemeinen gasgefüllte Entladungsröhren mit kalter Kathode, beispielsweise sogenannte "Nixie-Röhren" verwendet. Derartige Anzeigeröhren haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht in der Lage sind, sämtliche Zahlen oder Ziffern in der gleichen Ebene darzustellen, ' und daß sie außerdem für die selektive Ansteuerung eine ziemlich hohe Spannung benötigen. Andererseits wurde in jüngerer Zelt eine mit geheizter Kathode, Steuergitter und Leuchtstoffanzeigeelementen ausgerüstete Leuchtstoffanzeigeröhre entwickelt, die geeignet erscheint, jene Schwierigkeiten ganz oder weitgehend zu beheben.

Eine der Aufgaben, die der Erfindung zugrunde liegen, ist es ein Ansteuersystem zu schaffen, das eine mit gutem Wirkungsgrad arbeitende dynamische Zahlenanzeige unter Verwendung der obenerjwähnten Leuchtstoffanzeigeröhre mit Steuergitter ermöglicht.

Dieser Aufgabe wird bei einer Ausführungsform der Erfindung durch ein Ansteuersystem für eine Anzeigeeinrichtung mit einer Anzahl von Leuchtstoffanzeigeröhren mit jeweils einer Kathode, einer Anzahl von in einer bestimmten Gruppierung angeordneten Anoden und einem zwischen der Kathode und den Anoden angeordneten ' Steuergitter zum Sperren des Elektronenflusses von der Kathode j

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zur Anodenanordnung gelöst, das eine Anordnung zum Beaufschlagen der Kathode mit einer niedrigen Spannung, eine erste Ansteueranordnung, die in Abhängigkeit vom Inhalt eines Eingangssignals in sämtlichen Röhren bestimmte Anode wählt und mit hoher Spannung beaufschlagt, und eine zweite Ansteueranordnung, die das Steuergitter der selektiv anzusteuernden Anzeigeröhre mit hoher Span- ! nung, dagegen die anderen Röhren mit den Elektronenfluß sperren- ; der niedriger Spannung beaufschlagt, aufweist.

Während im Idealfall ein Taktimpuls, wie er in einer Einrichtung der obengenannten Art verwendet wird, perfekte Rechteckform hat, ist in der Praxis der Impuls infolge von schaltungseigenen Laufzeiteffekten häufig verzerrt, so daß sich durch Überlagerung der vorderen und hinteren Impulsflanken fehlerhafte Leuchteffekte ergeben können. Um diesen Mangel zu beheben, ist in Weiterbildung jener Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß das Ansteuersystem zusätzlich eine Anordnung enthält, die dafür sorgt, daß den Kathoden der entsprechenden Röhren nur unmittelbar nach dem Übergang oder Pegelwechsel des Taktimpulses eine die Röhren momentan sperrende hohe Spannung zugeführt wird und anschließend die Kathoden zur Aufhebung der Sperrung wieder auf die niedrige Spannung gebracht werden. ^;

Da die verwendeten Anzeigeröhren mit elektronenstrombedinßtem Pluoreszenzeffekt arbeiten, kann es leicht geschehen, dai3 der Elektronenstrom durch äußere elektrostatische Felder beeinflußt und dadurch u.U. das Aufleuchten unterbrochen wird. Bei gewöhnlichen Vakuumröhren können derartige äußere elektrische Felder ohne weiteres durch geeignete Einrichtungen abgeschirmt werden, weil nicht die Notwendigkeit besteht, direkt in das Röhreninnere Einsicht zu nehmen. Dagegen ist bei Anzeigeröhren wegen des Erfordernisses einer angemessenen LiohtUbertragung die Abschirmung mit Schwierigkeiten verbunden. Eine Möglichkeit bestünde an sich darin, auf der Innenwand des Glaskolbens einen Nesafllm oder -belag anzubringen, was jedoch den Nachteil hat, daß dadurch die Gefahr des Zerbrechens des Kolbens sich erhöht, und daß außerdem, besonders bei Verwendung eines Kolbens aus einem Kunstharz wie Acrylharz, das Aufbringen des Nesafilmes mit beträchtlichen technologischen Schwierigkeiten verbunden ist.

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Eine weitere Erfindungsaufgabe besteht daher darin, eine !

jene Schwierigkeiten vermeidende Abschirmung für die in der An- ;

Zeigeeinrichtung verwendeten Anzeigeröhren gegen äußere elektrostatische Felder zu schaffen.

Gemäß der zur Lösung dieser Aufgabe bestimmten Ausführungs- I form der Erfindung sind die Anzeigeröhren der Anzeigeeinrichtung i mit einer dünnen Schicht aus aufgebrachtem Metall oder anderwei- ' tigern elektrisch leitenden Material in einer für die elektrostatische Abschirmung ausreichenden und andererseits einen ausreichenden Lichtdurchtritt gewährleistenden Dicke versehen.

Bei einer mit mehreren Vakuumröhren ausgerüsteten Anordnung werden die Kathodenheizfäden im allgemeinen parallel oder in . Reihe gespeist. Bei Parallelspeisung ergibt sich jedoch im Falle von Vakuumröhren mit sehr niedriger Heizfaden-Nennspannung der Nachteil, daß der Widerstand der Zuleitungsdrähte wegen des hohen Heizfadenstromes nicht mehr vernachlässigbar ist und die Heizfadenspannungen der Röhren untereinander nicht mehr gleichgemacht werden können. Ferner erhöhen sich bei transformatorischer Spei- : sung der Heizfäden die Transformatorverluste. Aus diesen Gründen ! wird daher im allgemeinen die Serienspeisung vorgezogen. Jedoch haben bei Röhren mit direkt geheizten Kathoden, wie sie vorzugsweise verwendet werden, die Kathodenspannungen der einzelnen Röhren jeweils unterschiedliehe Werte, so daß an der Serienschal- ( tung der Röhren eine Spannung auftritt, die gleich dem Produkt der Heizfadenspannung und der Röhrenanzahl ist. Diese Spannung erhöht sich mit zunehmender Röhrenanzahl, was dazu führen kann, daß die auf hoher Spannung liegenden Anzeigeröhren in unerwünschter Weise nicht mehr ganz gesperrt werden können, so daß selbst bei Sperrung der Röhren ein schwaches Leuchten auftritt.

Es besteht daher eine weitere Erfindungsaufgabe darin, eine diese Schwierigkeiten behebende Heizfadenspeiseschaltung für die Röhren der Anzeigeeinrichtung zu schaffen.

Gemäß der zur Lösung dieser Aufgabe bestimmten Ausführungsform der Erfindung ist in der Heizfadenspeiseschaltung zusätzlich eine Gleichrichteranordnung vorgesehen, welche im Sperrzustand j der einzelnen Röhren verhindert, daß bei Änderung der Anoden- ^:

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spannung aufgrund der Heizfadenspannung die anodenseitige Sperrspannung positiver als das Kathodenpotential wird.

Während bei der vorliegenden Einrichtung an sich mehrere gleichartige Anzeigeröhren entsprechend der gewünschten Anzahl von Ziffernstellen hintereinander geschaltet werden können, kann ein solches System insofern nachteilig sein, als für den Anzeigeteil des betreffenden Gerätes im Hinblick auf die Miniaturisierung zu viel Platz benötigt wird und außerdem die Zuverlässigkeit ; wegen der Kompliziertheit der inneren und äußeren Verdrahtung leidet.

Eine weitere Erfindungsaufgabe besteht daher darin, eine diese Nachteile vermeidende Verbundanzeigeröhre zu schaffen. :

Gemäß der zur Lösung dieser Aufgabe bestimmten Ausführungsform der Erfindung ist eine Verbundanzeigeröhre vorgesehen, die ■ dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem gemeinsamen Kolben eine Anzahl von Anzeigeelementen mit jeweils Kathode, Anoden und Steuergitter sowie die Verbindungen zwischen den einzelnen Anzeigeelementen angeordnet sind, wobei man mit einer Mindestanzahl von äußeren Anschlüssen und Zuleitungen auskommt und störende Wechsel-' Wirkungen zwischen den einzelnen Anzeigeelementen weitgehend ver- ' mieden werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in teilweise aufgebrochener perspektivischer Darstellung den Innenaufbau einer Anzeigeröhre für die erfindungsgemäße Anzeigee inri chtung;

Fig. 2 das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Ansteuer- und Speiseschaltung für die Anzeigeröhre;

Fig. 3 das Blockschaltschema einer erfindungsgemäßen Anzeigeröhrenansteuers chaltung ;

Flg. 4 ein Impulsdiagramm von in der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung auftretenden Steuersignalen;

Fig. 5 ein Signalverlaufsdiagramm, welches das Wirkungsprinzip einer erfindungsgemäßen Schaltung zum Verhindern unerwünschter! Lumineszenz veranschaulicht;

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Fig. 6 das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Schaltung
zum Unterdrücken unerwünschter Lumineszenz;

Fig. 7 ein die Spannung an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 6 wiedergebendes Impulsdiagramm;

Fig. 8 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrostatischen Abschirmung für die Anzeigeröhre;

Fig. 9 eine andere Ausführungsform der elektrostatischen abschirmung;

Fig. 10 das Schaltschema einer Speiseschaltung für die Katho-' denheizfäden von Anzeigeröhren gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 11 das Schaltschema einer Speiseschaltung für die Kathodenheizfäden von Anzeigeröhren gemäß der Erfindung;

Fig. 12 ein die Beziehung zwischen Anodenspannung und Katho- j denspannung in der Anordnung nach Fig. 10 veranschaulichendes ; Diagramm; * \

Fig. IjJ ein die Beziehung zwischen Anodenspannung und Katho- ! denspannung in der Anordnung nach Fig. 11 veranschaulichendes

Diagramm; ;

I Fig. 14 in teilweise aufgebrochener Seitenansicht eine er- '<

findungsgemäße Verbundanzeigeröhre;

Fig. 15 in teilweise aufgebrochener perspektivischer Dar- _; stellung den Innenaufbau der Anzeigeröhre nach Fig. 14; und

Fig. 16-18 schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen . Abschirmungen zwischen den einzelnen Anzeigeelementen der Verbund-, röhre nach Pig. 14 und 15. I

Fig. 1 zeigt den inneren Aufbau einer Anzeigeröhre wie sie ! bei den vorliegenden Einrichtungen verwendet werden kann. Die ; Röhre arbeitet mit direkt geheizter Kathode, welche thermisch
Elektronen emittiert die beim Auftreffen auf eine Anzahl von in
einer gemeinsamen Ebene angeordneten Leuchtstoffelementen Licht
erzeugen.

Im unteren Teil des evakuierten Glaskolbens 1 ist eine Anzahl von Zuleitungsdrähten 2 vorgesehen. Auf der Stirnfläche einer aufrecht im Kolben angeordneten Keramikisolierplatte J sind Leucht-

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Stoffelemente 4 (z.B. aus ZnO) in einer Gruppierung entsprechend dem darzustellenden Zeichenmuster angebracht. An die Zuleitungsdrähte 2 im unteren Kolbenteil sind elektrisch mit den entsprechenden Leuchtstoffelementen 4 verbundene Anodenteile 5 angeschlossen. In geringem Abstand vor der Keramikplatte J> mit den Leuchtstoffelementen 4 ist eine Gitterelektrodenplatte 6, die zugleich als optische Maske dient und ebenfalls an einen der Zuleitungsdrähte 2 angeschlossen ist, angeordnet. In der Gitterplatte i 6 sind optische Fenster 7 zur Bildung entsprechender Leuchtmuster ^: vorgesehen. Die optischen Fenster 7 sind jeweils einem Leuchtstoff element 4 zugeordnet. Vor der Gitterplatte 6 ist eine elektrisch hiermit durch Befestigungsstücke 9 gekoppelte Beschleunigungsnetzelektrode 8 gespannt. Ein thermisch Elektronen emittierender Heizfaden 10, der als direkt geheizte Kathode arbeitet, ist vor der Netzelektrode 8 angeordnet und an der Keramikplatte ~j> ■ durch Befestigungsstucke 11 befestigt.

Im Betrieb dieser Anzeigeröhre wird der Heizfaden 10 mit einer geeigneten Spannung gespeist, so daß er sich erwärmt und Elektronen gegen die Leuchtstoffelemente 4 emittiert. Die Elektronen werden durch die Netzelektrode 8 beschleunigt und gestreut, so daß sie gleichmäßig und konzentriert nur auf die denjenigen I Anodenteilen oder -elementen 5 entsprechenden Leuchtstoffelemente 4 unter Erregung derselben auftreffen, denen eine Betriebsspannung zugeführt ist. Bei Verwendung von ZnO als Leuchtstoffmaterial ist Im Falle von Impulssteuerung bei einem Tastverhältnis von I;l6 eine Spannung von 50 Volt zwischen Kathode und Anode ausreichend .

Hn Mertmal, de* hler verwendeten Anzeigeröhre besteht darin» dafl dl· Oitttrelektrodt und die Beschleunigungsnetzelektrode auf der fttit· der Dur«tllung·fläch· angeordnet aind und daß, selbst | wtai dl« auf der RUok»*ite der Darstellungsfläche angeordneten Anodeivtlemente mit beträchtlich höherer Spannung beaufschlagt sind als die Kathode, die Gitterspannung für die Lumineszenzsteuerung im wesentlichen gleich der Kathodenspannung gemacht werden kann,

Fig. 2 zeigt das Schaltungsprinzip einer Ansteuer- und Versorgungssohaltung für die Anzeigeröhren. Die Anzeigeröhre JL2 hat

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einen Kathodenfaden 13* eine Gitterelektrode 14 und eine der An- j zahl von Anodenelementen 5 entsprechende Anzahl von Anoden 15 (im vorliegenden Fall neun). Die Kathode 13 ist an eine Wechselstromquelle Vjj angeschlossen, die mit ihrem einen Ende an einem negativen Potential V_n (z.B. -50 Volt) liegt. Das Gitter 14 und die Anoden 1$^, 15₂ 15„ sind jeweils über einen Widerstand an

das negative Potential V_M angeschlossen. Die Verbindungspunkte

ι zwischen dem Gitter und den Anoden einerseits und den betreffenden; Widerständen andererseits sind an die Kollektoren je eines entsprechenden Transistors 16, 17i* 17o> ···· 17q (von welch letzteren nur einer gezeigt ist) angeschlossen. Diese Transistoren liegen mit ihren Emittern am Nullpotential V^ und sind mit ihren Ba- ™ sen über je einen entsprechenden Widerstand an ein zwischen V_n j und Vj liegendes negatives Potential (z.B. -24 Volt) angeschlossen. Die Basis des Transistors 16 und die Basen der verschiedenen Transistoren 17 sind außerdem über je eine.entsprechende Diode an

ine Zeitwählimpulsquelle bzw. eine Eingangssignalquelle angeschlossen.

Im Betrieb sind sowohl der Transistor 16 als auch die Tran- , sistoren 17 bei fehlendem Eingangsimpuls an ihren Basen gesperrt, so daß sowohl das Gitter 14 als auch die Anoden 15 negatives Po- i tential führen und keine Elektronen von der Kathode 13 abfließen können. Werden dagegen den Basen der Transistoren 16 und 17 negative Impulse zugeführt, so leiten diese Transistoren, so daß ihre (

οllektorspannungen und folglich die Gitter- und Anodenspannungen auf im wesentlichen Nullpotential V₁ ansteigen. Durch die sich ί ergebende Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Anode werden Elektronen gegen die Anoden 15 beschleunigt, so daß die entsprechenden Leuchtstoffelemente lumineszieren, d.h. aufleuchten. An- . schließend wird der Eingangsimpuls an der Basis einer der Transistoren 16 oder 17 entfernt, wodurch der betreffende Transistor gesperrt wird und die Gitterspannung oder die Anodenspannung wie- ■ der auf ihren ursprünglichen negativen Wert abfällt, so daß die Elektronenemission unterdrückt und das Aufleuchten der Röhre unterbrochen wird. Die vorliegende Ansteuerschaltung arbeitet ί also in der Weise, daß während des Aufleuchtintervalls die Katho- \ de auf niedriger Spannung und das Gitter sowie die Anoden auf \

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relativ hoher Spannung gehalten sind und während des Nichtaufleuchtintervalls dem Gitter oder der Anode eine die Potentialdifferenz zwischen Kathode und Anode im wesentlichen aufhebende niedrige Spannung zugeführt ist.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anzeigeröhrenansteuerschal· tung für ein dynamisches Anzeigesystem. Die Anordnung enthält eine der Anzahl η der anzuzeigenden Ziffernstellen entsprechende Anzahl von Anzeigeröhren 12.,, 12_, 12 . Den Gittern der Anzeigeröhren wird als Zeitwählimpuls sukzessive jeweils ein Impuls der von einem Ziffernzeitzähler 22 erzeugten Folge von Ziffern-Takt-Impulsen T₁, T₂, zugeführt, während den Anoden Signale P,,

P₂, Pq, die durch Decodieren der Information aus einem

dynamischen Register 18 erzeugt werden, synchron mit den genannten Taktimpulsen zugeführt sind. Die Information des dynamischen Registers 18 (eine n-stellige binärverschlüsselte Dezimalzahl) zirkuliert unter zeitlicher Verschiebung durch eine Addier- und Subtrahiereinheit 19. Während des Anzeigezyklus erfolgt in der Addier- und Subtrahiereinheit 19 keine Rechenoperation, da der Einheit keine weitere Eingangsgröße zugeführt 1st. Die Information gelangt nach Durchlaufen eines Anzeigepufferregisters 20 zur Decodierschaltung 21. Der Decodierschaltung 21 sind außerdem über das Pufferregister 20 Bit-Taktimpulse t_1# t_g, t, und t^, die von einem Bitzeitzähler 23 erzeugt werden, zugeführt. Die Ziffernstellen der an der Addier- und Subtrahiereinheit 19 erscheinenden Information aus dem Register 18 werden dabei so geordnet, daß auf Grund von betriebsbedingten Laufzeit- oder Verzögerungseffekten die erste Stelle (die niedrigststelllge Ziffer) mit dem Ziffern-Taktsignal Tg, die zweite Stelle mit dem Ziffern-Taktsignal T₅ und allgemein die (n-l)te Stelle mit dem Ziffern-Taktsignal T_n zusammenfällt. Die binärverschlüsselte Dezimalinformation aus dem Register 18 wird in der Decodierschaltung 21 in eine dezimale Ausgangsgröße für die Wahl der die Ziffern von "O" bis "9" bildenden Anodenelemente zur Anzeige der entsprechenden Zahlen umgesetzt. Fig. 4 gibt die zeitliche Beziehung zwischen den Ziffern-Taktimpulsen T₁, T₀, ..

wieder.

T_n und den Bit-Taktimpulsen T₁, Tg, T,

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Trotz der hohen Frequenz der Taktsignale kann es geschehen, daß durch schaltungseigene Verzögerungseffekte diese Impulssignale verzerrt werden und sich mit ihren Vorder- und Hinterflanken überlagern oder überlappen. Besonders wenn diese Impulsverformung dann auftritt, wenn die Anode das negative Potential V_n führt und das Gitter vom Nullpotential V₁ auf das negative Potential V_n abfällt, kann ein der dynamischen Anzeige eigentümlicher fehlerhafter Aufleuchteffekt eintreten.

In Pig, 5 ist die zeitliche Beziehung zwischen einem verzerr-: ten Eingangsinformationsimpuls P, einem Zeitwählimpuls T und einem' Bit-Taktimpuls t wiedergegeben. Da das Zeitintervall t-, während ; A dessen die Hinterflanke des Eingangsinformationsimpulses sich der Vorderflanke des Zeitwählimpulses überlagert im allgemeinen kürzerj ist als eine Periode des"Bit-Taktsignals, läßt sich dieser nach- ' teilige Effekt dadurch beheben, daß man mit Hilfe des Bit-Takt- : impulses t (speziell t,) unmittelbar nach dem Übergang oder Pegelwechsel eines jeden Ziffern-Taktsignals die entsprechenden Anzei- ;

geröhren für die Dauer des betreffenden Bit-Taktimpulses sperrt, ι

Pig. 6 zeigt eine hierfür geeignete Schaltungsanordnung. Der | Kollektor eines pnp-Transistors 24 ist über.die Parallelschaltung · eines Widerstands und eines Kondensators mit der Basis eines npn- ' Transistors 25 sowie außerdem über einen Widerstand mit einer negativen Spannungsquelle V_n (von z.B. -50 V) verbunden, während der Emitter des Transistors 24 an Nullpotential V^ liegt. Die ; " Basis des Transistors 24 ist mit der Kathode einer Diode verbunden, die anodenseitig an eine Eingangsklemme angeschlossen 1st, Dem Verbindungspunkt zwischen der Basis des Transistors und der Diode ist über einen Widerstand eine Spannung zwischen V_n und V^ (z.B. -24 Volt) zugeführt. Der Transistor 25 liegt mit seinem Emitter am negativen Potential V_n und ist mit seinem Kollektor an die Kathoden der Anzeigeröhren sowie außerdem über einen Widerstand an einen Bezugspotentialpunkt angeschlossen.

Die Arbeitsweise der Schaltung soll anhand des in Fig. 7 dargestellten Impulsdiagramms erläutert werden. In Fig. 7 bedeuten t, einen Bit-Taktimpuls, A die Kollektorspannung des Transistors 24 und B die Kollektorspannung des Transistors 25, d.h. die Kathodenspannung der Anzeigeröhre. Bei Abwesenheit des Bit-

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Taktimpulses ist der Transistor 24 negativ vorgespannt, so daß er leitet und seine Kollektorspannung auf V_ angehoben wird. Dadurch wird der Transistor 25 leitend, so daß seine Kollektorspannung V_n beträgt und folglich die Anzeigeröhre in Tätigkeit ist. Wenn dagegen der Bit-Taktimpuls zugeführt ist, wird die Vorspannung des Transistors 24 entfernt und dadurch dieser Transistor gesperrt, so daß seine Kollektorspannung abfällt. Dadurch wird der Transistor 25 ebenfalls gesperrt, so daß seine Kollektorspannung und folglich die Kathodenspannung der Anzeigeröhre auf nahe Nullpotential ansteigen und dadurch die Anzeigeröhre gesperrt oder ausgeschaltet wird. Auf diese Weise wird, da die Anzeigeröhre lediglich für die Dauer eines bestimmten Bit-Taktimpulses zeitweilig abgeschaltet wird, das unerwünschte fehlerhafte Aufleuchten beseitigt.

Da bei der erfindungsgemäß verwendeten Anzeigeröhre die vom Kathodenfaden emittierten Elektronen durch die Gitterelektrode beschleunigt werden und gleichmäßig nur diejenigen Anodenelemente unter Erzeugung von Lichtemission durch lediglich die entsprechenden Leuchtstoffelemente beaufschlagen, an denen eine Betriebs-; spannung liegt, kann es geschehen, daß durch Einwirken von äußeren elektrostatischen Feldern auf die Anzeigeröhre die Bahn des > Elektronenstromes u.U. so verändert wird, daß die Lumineszenz aussetzt» Die zur Vermeidung dieser Schwierigkeit an sich möGliche Anbringung eines Nesafllms auf der Innenwand des Glaskolbens ist deshalb unzweckmäßig, weil dadurch der Glaskolben leicht zerbrechen kann, während bei Verwendung eines Kolbens aus Kunstharz wie Acrylharz die Anbringung eines Nesafllmes mit technischen Schwierigkeiten verbunden und es außerdem schwierig ist, einen für die elektrostatische Abschirmwirkung optimalen spezifischen Widerstand bei für die Betrachtung noch ausreichender Lichtdurchlässigkeit zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird daher für die elektrostatische Abschirmung eine Dünnschichtauflage aus Metall oder anderweitigen elektrisch leitenden Materialien verwendet.

Pur die elektrostatische Abschirmung einer Anzeigeröhre sind der spezifische Widerstand und die Lichtdurchlässigkeit des Abechirmmeciiume kritieohe Faktoren, die nicht ohne weiteres mit-

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einander in Einklang zu bringen sind. Bemißt man jedoch erfindungsgemäß beim Niederschlagen der dünnen Abschirmschicht die Dicke der Auflage so, daß der spezifische Widerstand für die elektrostatische Abschirmwirkung gerade ausreichend ist, so ergibt sich kein so großer Verlust an Lichtdurchlässigkeit, daß das Unterscheidungsvermögen des unbewaffneten Auges für die anzuzeigenden Ziffern und Zahlen dadurch ernsthaft beeinträchtigt wird. Als Material für die Auflage verwendet man ein Metall oder j dgl. elektrisch leitendes Material, vorzugsweise Gold oder Gold-Antimon. Die nachstehend angegebenen bevorzugten Werte wurden

unter Verwendung von Gold erhalten.

Spezifischer Widerstand mehrere Ohm/cm

Prozentuale Lichtdurch- i

lässigkeit 70 bis 80 % (Glas 100#)

Schichtdicke 100 8

Fig. 8 und 9 zeigen zwei Ausführungsformen einer derartigen Abschirmung. In Fig. 8 ist auf der Innenwand des Röhrenkolbens eine aufgedampfte Dünnschicht 26 vorgesehen, die über eine Leitung 27 an ein Abschirmpotential angeschlossen ist. In Fig. 9 ist i an der Vorderseite der Röhre eine Glasplatte 28 mit einer aufgedampften Dünnschicht 29, die ebenfalls an das Abschirmpotential i angeschlossen ist, angeordnet.

Da nach dieser Methode eine brauchbare Abschirmschicht auf sowohl einem Glaskolben als auch einem Kunstharzkolben annebracht werden kann, werden die obenerwähnten Nachteile dadurch sämtlich \ behoben.

Wie bereits erwähnt, sind bei der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung die Kathodenfäden mehrerer Anzeigeröhren in Reihe geschaltet und mit Wechselstrom gespeist. Bei einer solchen Anordnung weichen in Richtung gegen die beiden Enden der Reihenschal- , tung die Kathodenspannungen der Röhren zunehmend stärker vonein- !

ι ■ :

ander ab, was sich sehr nachteilig auf das Arbeiten der Anordnung :

; auswirkt.
i

Fig. 10 zeigt eine Schaltung für Anzeigeröhren gemäß dem

; Stand der Technik. Die Kathodenfäden IJ₁, I)₂ IjJ der An- i

zeigeröhren 12., 12p 12 sind in Reihe geschaltet und mit ;

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den beiden Enden der Reihenschaltung an eine Wechselstromquelle V„ angeschlossen. Der eine Pol der Wechselstromquelle liegt an einem Punkt negativen Potentials V_n. Die Anodenelemente oder -Segmente der Anzeigeröhren (von denen in jeder Röhre nur eines gezeigt ist) sind wie in Fig. 3 parallelgeschaltet und über das in Fig. 2 im einzelnen gezeigte, in Fig. 10 schematisch durch den Schalter 30 angedeutete Schalterelement mit Nullpotential V₁ sowie über einen Widerstand jjl mit dem negativen Potential V_n verbunden.!

Wenn in der Anordnung nach Fig. 10 der Schalter 30 geöffnet ist, führen die Anoden das gleiche Potential gegenüber den Kathoden und sind sämtliche Anzeigeröhren gesperrt. Bei der gezeigten Schaltung liegt die Spannung der Kathode 13 der Röhre 12 am rechten Ende stets nahe beim negativen Potential V_n, während an der Kathode IJ, der linken Röhre 12, eine Spannung (V_n + V„) bei maximaler Amplitude des Wechselstroms auftreten kann. Da die Spannung Vj, gleich einem der Röhrenanzahl entsprechenden Vielfachen der Fadennennspannung ist, steigt sie mit zunehmender Röhrenanzahl an. Während die positiven Ausschwingungen von V„ sich nicht auswirken, wird durch die negativen Aus schwingungen zwischen Ka- '< thode und Anode eine Vorspannung in der Durchlaßrichtung erzeugt, durch welche der Sperrzustand der Röhre aufgehoben wird. Da sich I dieser Vorgang periodisch mit der Frequenz des speisenden Wechselstroms wiederholt, ergibt sich das unerwünschte Phänomen, daß die am linken Ende befindlichen Anzeigeröhren niemals vollständig verlöschen, sondern stets schwach aufleuchten.

Mit der in Fig. 11 gezeigten erfindungsgemäßen Schaltung wird dieser Nachteil behoben. Diese Schaltung enthält zwei Dioden 32 und 33, die mit ihren Kathoden jeweils an die beiden Enden der Wechselstromquelle Vp₁ und mit ihren Anoden gemeinsam an den mit den Anoden der Anzeigeröhren verbundenen Widerstand 31 angeschlossen sind. Bei dieser Anordnung können im geöffneten Zustand des Schalters 30 die Anoden niemals positiver als die Kathoden der j Anzeigeröhren werden, so daß diese in vollständig gesperrtem I oder gelöschtem Zustand gehalten werden. In Fig. 12 und 13 sind die Spannungsverläufe an der Anode bzw. der Kathode bei geöffnetem Schalter 30 für die Schaltungen gemäß Fig. 10 bzw. Fig. 11 dargestellt.

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Wie bereits erwähnt, eignet sich die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung besonders für elektronische Tischrechengeräte. In Jüngerer Zeit hat die Entwicklung miniaturisierter Tischrechner unter Ausnutzung der integrierten Schaltungstechnik bei gleichzeitig hoher Verläßlichkeit sehr rasche Portschritte gemacht, während die Miniaturisierung im Anzeigeteil, im Energieversorgungs teil und im Eingabeteil (Tastatur) bisher auf Hindernisse stieß. Besonders im Anzeigeteil bringt die Verwendung einer Anordnung ; mit einer Vielzahl von Anzeigeröhren den Nachteil mit sich, daß ! einmal ziemlich viel Platz benötigt wird und daß zum anderen wegen; der großen Anzahl und Kompliziertheit der äußeren Anschlüsse und ^: Verdrahtung der Anzeigeröhren die Verläßlichkeit zu wünschen übrig läßt. Es besteht daher das Bedürfnis nach Anordnungen, durch wel- _; ehe diese Schwierigkeiten behoben werden. i

Fig. 14 und 15 zeigen den inneren Aufbau einer Verbundanzei- : geröhre, die diesem Bedürfnis genügt. Als Beispiel ist hier eine Anzeigeröhre für vier (japanische) Ziffern oder Zahlenstellen j dargestellt, wobei aber natürlich die Anzahl der Ziffern oder !

Stellen beliebig gewählt werden kann. Wie man sieht, ist der An- ,

zeigeteil für jede Ziffer bzw. Stelle im wesentlichen gleichartig . ausgebildet wie der Anzeigeteil der Anzeigeröhre nach Fig. 1 und sind mehrere solche Anzeigeteile Seite an Seite in der gleichen bene angeordnet. Gleiche Elemente sind in Fig. 1 einerseits und. in Fig. 14 und 15 andererseits mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet.

Im Bodenteil eines horizontal orientierten, evakuierten Glaskolbens 1 sind eine Anzahl von Zuleitungsdrähten 2 eLngeschmolzen. Auf einer in der Röhre angeordneten rechteckigen Keramikplatte 2 sind eine Anzahl von LeuchtstoffSchichtelementen 4 angebracht. Von der Rückseite der Keramikplatte j5 stehen den strukturellen Elementen der anzuzeigenden Ziffernzeichen entsprechende Anodenelemente 5 vor. Die Zeichenelementgruppierungen der Anzeigeteile der verschiedenen giffern sind vollkommen gleichartig, und die i einander entsprechenden Änodenelemente der verschiedenen Ziffern- I stellen sind innerhalb der Röhre untereinander verbunden und über ! die entsprechenden Zuleitungsdrähte 2 nach außen geführt. Der kon-j ^[struktlve Aufbau mit der Gitterplatte 6 mit den optische! Fenstern!

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7 der Beschleunigungsnetzelektrode 8, den Befestigungsstücken 9, dem Kathodenfaden 10 und den Befestigungsstücken 11 der einzelnen j Ziffernstellen ist im wesentlichen der gleiche wie bei der Anzeigeröhre nach Fig. 1. Jedoch sind die Gitter der verschiedenen Ziffernstellen über einzelne Leitungen 2 getrennt nach außen geführt und die Kathodenfäden 11 innerhalb der Röhre in Reihe geschaltet und an den beiden Enden über die Leitungen 2 nach außen geführt.

Bei einer derartigen Verbundanzeigeröhre besteht, da die Abstände zwischen den einzelnen Einheiten oder Ziffernteilen sehr klein sind, die Gefahr, daß von einer gegebenen Kathode emittierte Elektronen durch das Anodenpotential der Nachbareinheit unter Erregung von deren Leuchtstoffelementen angezogen werden, so daß Maßnahmen getroffen werden müssen, um eine solche unerwünschte elektronische Wechselwirkung zwischen den. Nachbareinheiten zu verhindern.

In Fig. 16, 17 und 18 sind drei verschiedene Ausführungsformen einer entsprechenden Anordnung gezeigt, wobei gleiche Elemente wie in Fig, 1, 14 und 15 mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet sind. In Fig« 16 sind die Seltenränder der Gitterplatte 6 U-förmig nach vorn abgebogen, so daß die Leuchtstoffelemente ' gegen die von der Nachbarkathode emittierten Elektronen abgeschirmt sind. In Pig. 17 wird die gleiche Abschirmwirkunp, dadurch erhalten, daß die Seitenränder der Beschleunigungsnetzelektrode b U-förmig nach hinten abgebogen sind. In Fig. 18 sind die benachbarten Einheiten durch eine zwischen ihnen angeordnete Abschirmplatte j54 elektrisch voneinander isoliert. Dabei ist es jedoch nicht nötig, zugleich auch die Abschirmung nach Fig. 8 anzubringen und die Abscnirmplatte J54 elektrisch mit dem Abschirmbelag 26 auf der Kolbenwand zu verbinden.

Die Anzahl der Elemente oder Segmente für den Aufbau der darzustellenden Zeichen kann natürlich ebenso- wie die Anzahl der Zifferneinheiten der Verbundanzeigeröhre beliebig gewählt werden. Ferner kann man die Kathodenfäden statt in der Röhre in Reihe erforderlichenfalls auch parallel schalten und Einheit für Einheit , getrennt nach außen führen. ;

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Claims

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Patentansprüche

1.) Anzeigeeinrichtung für ein elektronisches Rechengerät oder dgl,, gekennzeichnet durch eine Anordnung von Anzeigeröhren mit jeweils einer Kathode (IG), einer Anzahl von Anodenelementen (5)* die in ihrer Formgebung und Anordnung

ι den strukturellen Elementen eines gewünschten Zeichenmusters ent- j sprechen, und einer zwischen der Kathode und den Anodenelementen j angeordneten Gitterelektrode (6) zum Sperren des Elektronenflusses von der Kathode zur Anode, wobei die Kathode auf einer niedrigen j Spannung gehalten ist ι eine erste Anordnung, die entsprechend dem '■ _Λ Inhalt eines Eingangssignals bestimmte der Anodeneleniente gemein- ' ^ sam in den verschiedenen Anzeigeröhren auswählt und diese Anoden- j elemente mit einer hohen Spannung beaufschlagt5 und eine zweite ; Anordnung, die synchron mit dem Eingangssignal nacheinander je eine selektiv anzusteuernde Anzeigeröhre markiert* die Gitterelektrode dieser Röhre mit einer hohen Spannung beaufschlagt und ! die Gitterelektroden der anderen Röhre mit einer den Elektronen- i strom sperrenden niedrigen Spannung beaufschlagt₀ !

2.) Anzeigeeinrichtung nach Anspruch I₉ ge kennzeich= j net durch eine Anordnung, die bewirkt, daS die-Kathoden ; der einzelnen Röhren jeweils nur unmittelbar nach dem Schalten der entsprechenden Taktvorgänge mit einer die betreffenden Röhren kurszeitig sperrenden hohen Spannung beaufschlagt und anschließend ( wieder auf das niedrige Potential zurückgebracht v/erden»

3.) Anzeigeeinrichtung naeh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;·, daß die Anzeigeröhre mit einer dünnen Schicht aus elektrisch leitendem Material wie Metall mit einer solchen Dicke versehen ist, daß sich ein für die elektrostatische Abschirmung ausreichender spezifischer V/iderstand bei genügender ; Lichtdurchlässigkeit ergibt, (FIg₉ 8 und 9). j

4o) Angelgeeinrichtung nach Anspruch 1, ge- kennzeich- ^ η © t durch eine Heissfadenspeiseschaitungi? bei der die

KafefaodenfMen (13. „„,) sämtlicher Anzeigeröhren in Reihe über ;

ein© Wechselstromspelseqiaelle (V_H) geschaltet sind, zwischen die '

Anoden und Kathoden der einzelnen Röhren eine gegebene Betriebs- !

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Spannung gelegt ist und eine Gleichrichteranordnung (32, J>J>) verhindert, daß im gesperrten Zustand der Anzeigeröhren bei Änderung der Anodenspannung in Bezug auf die Kathodenspannung infolge der Heizfadenspeisespannung die anodenseitige Sperrspannung positiver wird als die Kathodenspannung (Fig. 11).

5.) Verbundanzeigeröhre zur Verwendung in der Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem umschließenden Kolben eine Anzahl von Leuchtstoffanzeigeeinheiten mit jeweils einer Kathode (10), einer Anzahl von entsprechend einem gewünschten Zeichenmuster angeordneten Anodenelementen (5) und einer zwischen Anode und Kathode angeordneten Gitterelektrode (6) zum Sperren des Elektronenflusses von der Kathode zur Anode angeordnet sind (Fig. 14 und I5).

6.) Verbundanzeigeröhre nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die einander entsprechenden Anodenelemente der einzelnen Anzeigeeinheiten zusammengeschaltet und gemeinsam nach außen geführt sind und daß die Gitterelektroden der einzelnen Anzeigeeinheiten einzeln nach außen geführt sind.

7.) Verbundanzeigeröhre nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kathoden der einzelnen Anzeigeeinheiten und den Anoden der jeweils benachbarten Anzeigeeinheiten Abschirmplatten angeordnet sind, die eine störende elektronische Wechselwirkung zwischen den Nachbareinheiten in ausreichendem Maße verhindern (Fig. 16, 17 und 18).

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