DE2147881C3 - Gasentladungs-Datenanzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungs-Datenanzeigevorrichtung mil einer plattenförmigen Anode, mehreren Katoden und einer dazwischen befindlichen Isolierplatte, wobei die Anode und die Isolierplatte an den den Katoden gegenüberliegenden Stellen mit Öffnungen versehen sind und die Isolierplatte so angeordnet ist. daß die Katoden voneinander getrennt sind, damit die Entladung auf ebenso viele voneinander unabhängige Räume begrenzt wird, wie Katoden vorhanden sind.

Derartige Vorrichtungen ermöglichen die sichtbare Darstellung von Figuren, Symbolen und Zeichen, insbesondere von Buchstaben und Ziffern, durch wahlweises Aufleuchten von Segmenten oder von Punkten einer Punktmatrix. Das Aufleuchten entsteht durch eine örtliche begrenzte Kaltkatoden-Gasentladung zwischen ausgewählten Katoden und der Anode. Zu diesem Zweck sind diese Elektroden in einem hermetisch verschlossenen Gehäuse untergebracht, in das nach der Erzeugung eines Vakuums ein Gas unter einem bestimmten Druck eingebracht wird, im allgemeinen ein Edelgas oder eine Mischung von mehreren Edelgasen oder auch Quecksilberdampf.

Bei Segmentanzeigevorrichtungen ist jedem Segment eine entsprechend geformte Katode zugeordnet, und die diese Segmente bildenden Kaltkatoden sind im Betrieb von einem Lichthof umgeben, der in ihrer unmittelbaren Nähe durch die Ionisierung des Gases erzeugt wird, wenn eine geeignete Spannung an die gemeinsame Anode der Röhre angelegt wird. Zu diesem

Zweck ist die Anode an die positive Klemme eine Gleichspannungsquelle angeschlossen, während jede' Katodensegment über einen Schalter mit der negativer Klemme dieser Spannungsquellc verbunden wird. |_v nach den darzustellenden Daien werden die Schaliei nacii einem vorgegebenen Programm derart betätigt daß diejenigen Segmente gleich/eilig aufleuchten, du zusammen das darzustellende Zeichen bilden. In der Praxis sind die Schalter natürlich meist elckironischei Art und Bestandteile eines Decodieren, der auf Gruu eines Eingangssignals, das das darzustellende Zeicher angibt, die Spannung an die zugehörigen Segment,. anlegt.

Bei den Vorrichtungen, bei denen die Zeichen durvl Punkte einer Punktmatrix dargestellt werden, erfolgt die Anzeige wiederum durch Gasionisierung mit HHf₁. einer Matrix aus Isoliermaterial, die mit Löchern versehen ist, die mit dem Gas gefüllt und /w ischen /w ei Gittern aus im allgemeinen geradlinigen lichtdiirchlässigen Elektroden angeordne! sind die vieh t'ibcr den Löchern kreuzen. Zwischen den Elektroden und cmc geeignete Spannung angelegt, damit ein selekmes Aufleuchten der verschiedenen Löcher erreicht und. wobei die Gesamtheit der aufleuchtenden Locher das darzustellende Zeichen in Form von Punkten wiedergibt.

Gasentladung··.-Ddieniinzeigevorrichtungcn der eingangs ingegebenen Art mit voneinander abgegrenzten unabhängigen Enlladungsräumcn. wie sie beispielsweise aus der [R-PS 1522257 und der US-PS 34 65 144 bekannt sind, ergeben gegenüber solchen, bei denen die Entladungsbereiche nur durch die Feldverteiluny bestimmt sind, die Vorteile, daß einerseits die leuchtenden Flächen scharf umrissen sind, und daß andererseits ein ungewolltes Übergreifen der Zündung auf benachbarte Bereiche verhindert wird. Bei den bekannten Gasentladungs-Datenanzeigevorrichtungen besteht die Leuchtwirkung nur solange, wie die Sieuerspannung anliegt. Bei der Ansteuerung einer größeren Anzahl von Anzeigevorrichtungen, beispielsweise für mehrstellige alphanumerische Daten, ist es oft erwünscht, für alle Anzeigevorrichtungen nur einen einzigen Decodierer zu verwenden, der die Anzeigevorrichtungen der Reihe nach wiederholt zum Aufleuchten bringt, und zwar mit einer Wiederholungsfrequenz, die groß genug ist, um unter Berücksichtigung der Netzhautlrägheit des menschlichen Auges ein Flimmern zu vermeiden. Dadurch entstehen mehrere Probleme:

- jede Anzeigevorrichtung leuchtet nur während eines Bruchteils der Wiederholungsperiode, wobei dieser Bruchteil durch die Anzahl der vom gleichen Decodierer nacheinander angesteuerten Anzeigevorrichtungen bestimmt ist. und der Helligkeitseindruck ist entsprechend diesem Bruchteil im Vergleich zu einer dauernd leuchtenden Anzeigevorrichtung herabgesetzt;

- es muß ein Speicher vorhanden sein, der während der ganzen Dauer der Anzeigezeit die von den verschiedenen Anzeigevorrichtungen an/uzeigenden Zeichen festhält und dem Decodierer im richtigen Takt mitteilt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Gasentladungs-Datenanzeigevorrichtung der. eingangs angegebenen Art, die eine Speicherwirkung hat, so daß die Darstellung nach einmaligem Zünden der entsprechenden Anzeigeräume bestehenbleibt, bis eine Löschung erfolgt.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer

Gaseniladungs-Üatenanzeigevornchtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dab eine Schirmelektrode zwischen der Anode und der Isolierplatte angeordnet ist. daß /wischen der Anode und der Schirmelektrode eine weitere Isolierplatte eingefügt ist daß die Schirmelektrode durch eine jbene Metallplatte gebildet ist und die Schirmelektrode sowie die /weite Isolierplatte an den den Katod η gegenüberliegenden Stellen ebenfalls mit Öffnungen verschen sind.

Bei der Gasentladungs-Datenan/eigevonichiur.g nach der Erfindung ergibt die /wischen Katoden und der Anode angeordnete Schirmelektrode eine Potcntialverteilung, die eine besondere Entladungscharaktenstik zur Folge hat: Die Zündspannung ist gegenüber derjenigen einer vergleichbaren Anzeigevorrichtung ohne Schirmelektrode wesentlich erhöht (/. B. von 135 auf 155 V), während die Löschspannung etwa gleich bleibt (im angegebenen Fall etwa 132 V). Somit besieht eine beträchtliche Hysterese (die bei dem angegebenen Beispiel etwa 20 V beträgt), so daß cm Spannungsbereich vorhanden ist. in dem zwei stabile Zustande »gezündet« und »gelöscht« bestehen können Legt man beispielsweise eine konstante Anodeiispannung innerhalb dieses Spannungsbereichs an (/. B. von + 1 50 V), so können die gewünschten Eniladungsräume durch einmaliges Anlegen kurzer negativer Spannungsimpulse (z.B. -10V) an die betreffenden Katoden gezündet werden, und sie bleiben dann gezündet, bis die ganze Anzeigevorrichtung durch Abschalten oder Verringern der Anodenspannung gelöscht und. Die Vorrichtung hat somit Speichereigenschaften.

Infolge dieses Verhaltens ist es möglich, eine beliebig große Anzahl von Anzeigevorrichtungen mit Mille eines einzigen Decodieren zu steuern. Der Decodierer braucht für jeden Anzeigevorgang an jede Anzeigevorrichtung nur einmal die erforderlichen /ündimpiilse anzulegen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines äußeren Speichers. Vor allem aber leuchten alle Anzeigevorrichtungen nach dem Zünden ohne Unterbrechung während der ganzen Dauer des Anzeigevorganges, so daß die optimale Helligkeit erhalten wird. Auch besteht keine Flimmergefahr, ohne das hierfür besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen.

Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformcn naher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine «useinandergezogenc isometrische Darstellung der Bestandteile einer Ausführungsform.

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht der gleichen Ausführungsform im zusammengebauten Zustand.

Fig. 3 eine auseinandergezogene isometrische Darstellung der Bestandteile einer anderen Ausfiihrungsform,

Fig. 4 eine seitliche Schnittansicht der Anordnung von Fig. 3 im zusammengebauten Zustand.und F i g. 5 die Spannungs-Strom-Kennlinie.

F i g. I und 2 beziehen sich auf Anzeigevorrichtungen, bei denen die sichtbar zu machenden elementaren Darstellungseinheiten durch Segmente gebildet sind. Das Teil 1, das aus Glas oder einer Glas-Metall Struktur besteht, bildet einen üblichen Sockel, der bei Elektronenröhren verwendeten Art, und dient als Träger für den Zusammenbau der Elektroden in einer solchen Röhre. Durch die isolierenden Glasteile dos Sockels 1 erstrecken sich AnschluBleiier 2 für die Elektroden der Vorrichtung sowie eine gewisse Anzahl von Säulen 3. die später im Verlauf der Beschreibung näher erläutert werden.

Die Katoden 4 sind m:issivc Metallsegmenie. Dies Katoden bestimmen die Form des Zeichens, das m Hilfe der Vorrichtung sichtbar gemacht wird. Bei dei dargestellten Beispiel sind sieben solche Segment vorhanden, die in einer herkömmlichen Weise s verteilt sind, daß jede Ziffer sowie eine bestimmt Anzahl von Buchstaben des Alphabets dargcste werden können.

Die Platte 5, die aus einem hitzebesiandige Isoliermaterial, beispiel; weise Glimmer ode Aluminiumoxid besteht, ist mit Öffnungen 5.7 versehe die nach Form und Anordnung den Segmenten * entsprechen. Die Längen und Breiten dieser Öffnungei sind jedoch geringfügig größer als die Abmessungen de Segmente, so daß nach dem Auflegen der Platte 5 au den Sockel 1 die Öffnungen 5;/ die Segmente 4 umgeben Da ferner die Dicke der Platte 5 merklich größer als die Dicke der Segmente 4 ist. liegen die Segmente zwangsläufig vertieft im Innern der Öffnungen 5.7.

Eine Metallplatte 6. die ;>uf die isolierplatte 5 aufgelegt ist, bildet die Schirmelektrode, deren Funktion zuvor erläutert worden ist. Auf die Metallplatte 6 sind eine Isolierplatte 7 und eine u eitere, die Anode bildende Metallplatte 8 gestapelt. Diese drei Platten 6. 7 und 8 enthalten Öffnungen 6,j, 7.7 b/u. 8.7. die. ähnlich u ic iiie Öffnungen 5.7 in der Platte 5. mit den Segmenten 4 in Deckung sind.

Die Anordnung der auf dem Sockel 1 aufeinandergestapelten Platten 5, 6, 7 und 8 über und rings um jedes Segment 4 ergibt einen Hohlraum 10. auf den die Entladung begrenzt ist. Die Entladungen, die rings um jedes Katodensegment 4 erfolgen, sind somit aiii Räume begrenzt, die voneinander isoliert sind. In jedem der Hohlräume 10 übt die Schirmelektrode 6 die zmor beschriebene Steuerfunktion aus.

Die Abmessungen der Öffnungen 5n, 6.7, 7.7, 8,7 sind geringfügig voneinander verschieden. So sind die Öffnungen 5,7 und 7.7 in den Isolicrplatten 5 und 7 der Länge und Breite nach kleiner als die Öffnungen 6.7 und 8,7 in den leitenden Platten 6 und 8. Diese geometrische form der Öffnungen wird experimentell so bestimmt, daß die Steuerung der Verteilung der Entladung in den Hohlräumen 10 nicht nur durch die Wii kling der Schirmelektrode erfolgt, sondern, wie zuvor erwähnt wurde, auch durch die Querschnittsform des Volumens oder Hohlraums, auf den die Entladung begrenzt ist. Ferner ist es durch diese Art der Ausbildung möglich. die Oberseite der Isolierplatten, die den leitenden Platten entgegengesetzt ist, vor einer Katodenzersiäubung zu schützen, damit jeder Kriechleitwert zwischen den Elektroden 4,6 und 8 vermieden wird.

Die Säulen 3 dienen zur Ausrichtung der Platten 5, 6,

7 und 8 und zur Anbringung von Zubehörteilen, wie Gettern, Gaskapseln oder Quecksilberdampfkapscln oder dergleichen, die üblicherweise in Vorrichtungen dieser Art eingebaut werden, der Klarheit wegen aber in der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Nach dem Aufeinanderstapeln der Platten 5, 6, 7 und

8 auf dem Sockel 1 in der angegebenen Reihenfolge wird der Plattenstapel an dem Sockel durch an sich bekannte, an den Säulen 3 angebrachte Mittel befestigt. beispielsweise mit Ösen. Queischnasen od. dgl. Diese nicht dargestellten Befestigungsmittel sind beim Zusammenbau von Elektronenröhren allgemein bekannt.

Zum Erregen der Vorrichtung kann folgendes Verfahren angewendet werden: Die als Katoden wirkenden Segmente 4 werden an Müsse gelegt.

Die die Anode bildende Elektrode 8 wird auf ein

konstantes Potential gelegt, beispielsweise von IbO V für vorgegebene geometrische Abmessungen.

Die Schirmelektrode 6 wird auf ein positives Potential gelegt, dessen Wert zwischen dem Katodenpolential und dem Anodenpotential liegt, so daß keine Einladung zwischen den Katoden und der Anode stattfinde;. Das an die Schirmelektrode 6 angelegte Potential kann beispielsweise 100 V betragen, so daß ein kurzer negativer Impuls in der Größenordnung von 10 V. der an die zu steuernden Katocienscgmentc angelegt wird, die Entladungen in der zuvor erwähnten Weise zur Auslösung bringt. Die Entladung wird dann für eine unbegrenzte Zeit aufrechterhalten, nachdem die Katoden wieder auf das Massepoiential zurückgekehrt sind.

Eine Modulation von — 10 V, die gleichzeitig mit dem Steuerimpuls an die Anode angelegt wird. hebt, falls erforderlich, den Aufzeichnungsbefehl auf, ohne daß die Zustände der benachbarten Zustände beeinträchtigt werden. Die Steuerung kann auch dadurch erfolgen, daß gleichzeitig ein Impuls von -5 V an die gewählte Katode und ein Impuls von +5 V an die Anode angelegt werden. Dadurch ist es möglich, mehrere Einheilen in einem Multiplexsystem zu betreiben, in dem alle Katoden sowie die Anode der gewählten Einheit angesteuert werden.

Die Löschung der Entladung über die gesamte Einheit erfolgt durch Anlegen eines Impulses von —20 V an die Anode.

Die F i g. 3 und 4 bezichen sich auf eine Anzeigevorrichtung, bei der die elementaren Darstellungseinheiten durch Punkte in einer Punktemalrix gebildet sind. In diesem Fall erfolgt die Steuerung durch ein ,YV-Koordinatenadrcssiersystem.

Bei der Anordnung von Fig. 3 und 4 fassen die Elektroden 14 eine bestimmte Anzahl von Punkten in Spalten zusammen. Die Punkte einer Spalte sind jeweils elektrisch miteinander verbunden. Durch Erregung einer Zeile und einer Spalte wählen die Elektroden 18 aus diesen Punkten diejenigen aus, die gesteuert werden sollen. Das Teil 16 ist die Schirmelektrode.

F i g. 5 zeigt die StromSpannungs-Kenriür.ic einer elementaren Zelle. Die Spannungen sind auf der Abszisse und die Ströme auf der Ordinate aufgetragen.

Ausgehend von einer niedrigen Spannung ist der Strom vernachlässigbar, bis ein Punkt Va auf der Abszisse erreicht wird, welcher der Zündspannung entspricht. An diesem Punkt nimmt der Strom schlagartig den Wert an. welcher der Ordinate des Punktes A entspricht, und er ändert sich dann entsprechend dem Kurvenbogen AC

Ausgehend vom Punkt C ändert sich der Strom bei abnehmender Spannung entsprechend der Kurve CA, wobei er aber bis zum Punkt E bestehenbleibt, dessen Abszisse Ve der Löschspannung entspricht Von diesem Punkt an ist der Strom bei kleineren Spannungen vernachlässigbar.

Dieser in F i g. 5 durch Pfeile angedeutete Zyklus weist somit eine Hysteresis auf. die durch die Fläche des Vierecks Ve. Va. A. E definiert ist. Die Spannungen zwischen Va und Ve entsprechen den metastabilen Arbeitspunkten der Entladung: d h„ daß die Entladung besteht und bestehenbleibt, wenn die Zündspannung Va erreicht worden ist, während sie nicht besteht und nicht ausgelöst wird, wenn die Spannung zuvor unter die Spannung V verringert worden war. Das Viereck Ve. Va. A. E begrenzt somit den Bereich, in dem die Speichererscheinung der beschriebenen Vorrichtung besteht.

Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die den verschiedenen Punkten entsprechenden Entladungen auf das Innere von Hohlräumen 20 begrenzt, deren geometrische Form derjenigen der Hohlräume 10 bei dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich ist. Die Platten 15 und 17 sind eingefügte Isolierplatieii ähnlich den Platten 5 und 7 des Ausführungsbcispiels von I'i g. 1 und 2. Die Anzeigevorrichtung entsprechend der Ausfühn.ingsform von

ίο F i g. 3 und 4 kann, falls erwünscht, so verlängert werden, daß eine »Anzeigeschiene« erhalten wird, deren Länge nur durch technologische Überlegungen begrenzt ist. Die An/eigcschienc von I" ig. 3 und 4 enthält, ähnlich wie die Vorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel einen Sockel 11, Ansdilußleiier 12. Zentriersäulcn 13 und einen dicht mit dem Sockel 11 verbundenen Deckel 19.

Die Arbeitsweise jede der Einheiten, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Punkte gebildet sind.

entspricht genau derjenigen, die in Verbindung mn F i g. 1 und 2 beschrieben worden ist.

Im Fall eines logischen Systems, das positive Impulse erzeugt, wie es bei integrierten MOS-Schaltungen der Fall ist, können die zuvor beschriebenen Vorrichtungen unabhängig davon, ob sie mit Segmenten oder Punkten arbeiten, auf andere Weise erregt werden. In diesem Fall arbeiten die an Masse liegenden Elektroden 4 bzw 14 als Anode. Die Elektrode 6 bzw. 16 rrbeitet als Katode und ist an ein negatives Potential gelegt beispielsweise von — 160 V für eine gegebene geometrische Form. Die Elektrode 8 bzw. 18 wirkt dann als Schirmelektrode und ist an das Zwischenpotential von beispielsweise —100 V gelegt, um die Entladung zwischen Katode und Anode in der zuvor beschriebe ncn Weise zu blockieren. Die Betriebsbedingunger bleiben die gleichen wie bei der zuvor beschriebener Anordnung, mit dem Unterschied, daß jetzt positive Impulse verwendet werden.

Durch Anwendung der zuvor beschriebenen mecha nischcn Anordnungen und Potentialvcrteilungen ist e> möglich, alle üblicherweise verwendeten Formen unc Muster zu erzeugen und alle Arten von Eingabcsystc men zu verwenden.

Eine in der zuvor beschriebenen Weise arbeitende Mehrfachanzeigevorrichtung kann dann in Form cinei herkömmlichen mehrschichtigen gedruckten Schaltung ausgeführt sein, wobei die Elektroden an der Oberfläche liegen und die Leiter zwischen entsprechenden Segmcn ten voneinander isoliert sind.

Die auf diese Weise erhaltene zusammengesetzt! Schaltung trägt den Stapel aus Elektroden unc Isolatoren, wie er in Verbindung mit F i g. 1, 2, 3 und ' beschrieben worden ist. An der so gebildeten Schien« wird ein lichtdurchlässiger Deckel dicht angebracht.

Natürlich sind zahlreiche Abänderungen der be schriebenen Vorrichtungen möglich. Insbesondere kön nen zum bequemeren Anschluß der Schaltungen dii Leiter 2 der Segmente 4 in F i g. 1 und 2 seitlich von Sockel herausgeführt sein, anstatt daß sie durch dei

Sockel 1 hindurchgehen.

Die beschriebene Struktur läßt sich an alle bekannte! Formen der Darstellung anpassen, und sie eignet sich fü jede bekannte Form einer leuchtenden Datendarstel lung, insbesondere auch der Darstellung von beliebij

linearen Profilen in einer Ebene mit Hilfe eine Punktemalnx.

Die beschriebenen Vorrichtungen weisen folgendwesentlichen Vorteile auf:

der ntcl gto des

:crl lld.

j en i 4 icn

a) Gleichstromversorgung:

b) Impulssteuerung mil Impulsen niedriger Ampliuide. die in Verbindung mit allen /ur /eil industriell entwickelten logischen Svsteinen anwendbar im und insbesondere auch mit integrierten Schaltungen vereinbar ist. in denen die Funktionen der Multiplexierung. der Codeumsetzung und der Steuerung unabhängig von der angewendeten Polarität, kombiniert sind;

c) Datenauslcsung ohne Löschung inlolge der Ijgenspeicherwirkung der Vorrichtung, wodurch es

möglich ist. cmc große Λη/ahl von Daten zu speichern, ohne daß cmc Aulfrischung oder Wiederherstellung der Helligkeit notwendig ist.

Dieser örtliche Speicher isi überall dort \oli

ausgenutzt, wo Daten an mehrere Verbraucher verteilt oder für eine beträchtliche Zeitdauer gespeichert werden müssen. V.v ermöglicht die bessere Ausnutzung von aktiven Datcnvcrarbeiumgsspcichern, welche du.

anzuzeigende Information liefern, und er erübrigt ir manchen Anwcndungsfallcn die Verwendung eine* zusätzlichen Auflrischungsspeichers.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gasentladungs-Datenanzeigevorrichtung mit einer plattenförmigen Anode, mehreren Katoden und einer dazwischen befindlichen Isolierplatte, wobei die Anode und die Isolierplatte an den den Katoden gegenüberliegenden Stellen mit Öffnungen versehen sind und die Isolierplatte so angeordnet isl, daß die Katoden voneinander getrennt sind, damit die Entladung auf ebenso viele voneinander unabhängige Räume begrenzt wird, wie Katoden vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schirmelektrode (6) zwischen der Anode (8) und der Isolierplatte (5) angeordnet ist, daß zwischen der Anode (8) und der Schirmelektrode (6) eine weitere Isolierplatte (7) eingefügt ist, daö die Schirmelektrode (6) durch eine ebene Metallplatte gebildet ist und die Schirmelektrode (6) sowie die zweite isolierplatte (7) an den den Kaioden gegenüberliegenden Stellen ebenfalls mil Öffnungen versehen sind.

2. Gasemladungs-Datenanzeigevorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Katoden (4) in den Öffnungen (5<f) der einen Isolierplatte (5) liegen.

3. Gasentladungs-Datenanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Öffnungen der Isolierplatten (5, 7) kleiner als der Querschnitt der Öffnungen der Metallplatten (6,8) ist.

4. GMsentladiings-Daienanzeigevorrichuing nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatte!! (5, 7) ;tus einem hilzebeständigen Material bestehen.