DE2165668A1

DE2165668A1 - Verfahren zur optischen Darstellung von Information mittels eines Gasentladungsanzeigefeldes

Info

Publication number: DE2165668A1
Application number: DE19712165668
Authority: DE
Inventors: Frank Min-Tsong Woodstock; McDowell Allen William Kingston; N.Y. Lay (V.St.A.). P
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-12-31
Filing date: 1971-12-30
Publication date: 1972-07-20
Also published as: DE2165668C3; IT940699B; FR2120770A5; DE2165668B2; GB1333636A; JPS529331B1; US3719940A; CA947843A

Description

Aktenzeichen d. Anmelderin: Docket KI 9-7O-OO2

Verfahren zur optischen Darstellung von Information mittels eines Gasentladungsanzeigefeldes.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Darstellung von Information in einem flachen, mit einem durch Ionisation zum Leuchten anregbaren gasgefüllten, planparallelen Entladungsraum, der auf den die Entladungsstrecke abgrenzenden gegenüberliegenden Seiten von jeweils einem Feld parallel verlaufender elektrischer Erregerleiter überzogen ist, wobei die beiden Leiterfelder zueinander orthogonal und matrixförmig orientiert sind und jedem Kreuzungspunkt der Leitermatrix eine Entladungszelle zugeordnet ist und die jeder Entladungszelle zugeordneten Erregerleiter mit einer den Status einer gezündeten bzw. nicht gezündeten Entladungszelle aufrechterhaltenden Haltespannung und einem zusätzlichen,

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eine Zündung einer nicht gezündeten Entladungszelle bedingenden Spannungswert beaufschlagt werden. Durch Anlegen von Schreibsignalen, deren Höhe die Zündspannung des Gases übersteigt, an zwei sich kreuzende Koordinatenleiter kann eine Zelle durch Ionisation des Gases zum Leuchten angeregt werden. Zur Aufrechterhaltung des Leuchtzustandes in allen gezündeten Zellen dient ein Haltesignal, das unter der Zündspannung, aber über dem Haltepegel liegt.

Wenn die Zellen und Leitungen sehr dicht aneinander liegen, was ja eigentlich wünschenswert ist, ergeben sich für die Schaltvorgänge Schwierigkeiten. Bei einer Zustandsänderung und auch bei den Halteimpulsen ergeben sich nämlich bis zur Beruhigung bzw. Stabilisierung Übergangszeiten, in denen der Ionisierungszustand von einer Zelle ungewollt auf benachbarte Zellen übergehen kann. Nach der Offenlegungsschrift 2060191 ist ein Verfahren bekannt, nach dem Änderung des Zustandes einer Zelle jede der beiden Koordinatenleitungen, an welchen die ausgewählte Zelle liegt, ein Steuersignal überlagert wird, und bei dem jeder der übrigen Koordinatenleitungen ein Gegensignal überlagert wird, welches dem Steuersignal der betroffenen Koordinatenleitungen entgegengesetzt ist. Auch dieses Verfahren hat den Zweck, die Beeinflussung von Gasentladungszellen durch benachbarte Gasentladungszellen zu vermindern.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben,

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bei dem die Nachteile der unerwünschten Beeinflussung von Gasentladungszellen durch benachbarte Gasentladungszellen in einem noch grösseren Rahmen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß nebeneinanderliegende Zeilen oder Spalten der Leitermatrix mit um 180 phasenverschobenen Haltesignalen S und S' beaufschlagt werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Koordinatenleiter einer Entladungszelle mit um 90 phasenverschobenen Haltesignalen beaufschlagt.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiter der Leitermatrix mit einer Leitungstreiber schaltung verbunden ist und dass alle /geradzahligen Leitungstreiberschaltungen für jeweils eine Koordinatenrichtung mit einer ersten Haltetreiberschaltung für das nicht phasenverschobene Haltesignal S und dass alle -«»»geradzahligen Leitungstreiber für jeweils eine Koordinatenrichtung mit einer zweiten Haltetreiberschaltung für das um 180 phasenverschobene Haltesignal S' verbunden ist.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Gasentladungs-Anzeigefeldes,

Fig. 2 eine Gruppe von Impulszügen zur Erklärung der Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Anordnung.

Fig. 1 zeigt eine Gastafel 10 mit 16 einzelnen Entladungszellen, die an den Schnittpunkten vertikaler Leitungen V, bis V und horizontaler Leitungen H, bis IL^ liegen. Die vertikalen Treiberleitungen sind als Leiter auf der Oberseite der Tafel und die horizontalen als Leiter auf der Unterseite der Tafel dargestellt. Die Gastafel 10 enthält ein ionisierbares Gas in einer abgedichteten Umhüllung; die Bereiche der Koordinatenschnittpunkte der vertikalen und horizontalen Treiberleitungen sind als Entladungszellen bezeichnet. Eine Anzahl derartiger Zellen ist mit A und B bezeichnet. Es wurde ein Gasgemisch von 99,9% Neon und 0,1% Argon verwendet. Eine vollständige Beschreibung einer Gastafel findet sich in der US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 785210 vom 19. Dez. 1968. Die Gas^zellen werden im Schreibbetrieb wahlweise gezündet durch Anlegen eines ersten Potentials an die zu einem Schnittpunkt gehörende horizontale Treiberleitung und eines zweiten Potentials an die zu dem Schnittpunkt gehörende vertikale Treiberleitung, derart, daß die Potentialdifferenz

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über der gewählten Zelle das Zündpotential des Leuchtgases übersteigt. Wenn diese einmal gezündet ist, wird sie im gezündeten Zustand gehalten durch ein periodisches Haltesignal auf der vertikalen und der horizontalen Leitung, dessen Amplitude höher als der Haltepegel und niedriger als die Amplitude des Zündpotentials ist. Typische Betriebsspannungen für ein Gasgemisch der beschriebenen Art sind 190 V zum Schreiben und 150 V zum Halten. Jede gezündete Zelle kann gelöscht werden in einer sog. Löschoperation, wobei man zuerst das Potential auf der Zelle auf 0 reduziert, dann einen Impuls mit einer Löschamplitude und einer Polarität anlegt, die der Polarität der letzten Halteänderung entgegengesetzt ist, und wobei man dann dieses Null-Potential während eines festgelegten Zeitraumes nach dem Löschimpuls beibehält. Durch wahlweise Schreiboperationen kann Information erzeugt und durch erleuchtete Zellen bildlich dargestellt werden. Eine solche Information kann durch Halteoperationen beliebig lange regeneriert werden. Für die vorliegende Erfindung wird der Klarstellung halber nur die Halteoperation beschrieben. Eine vollständigere Beschreibung des Betriebes einer gasgefüllten Bildanzeigetafel mit Schreib- und Löschoperationen findet sich in der US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 885086.

Die Gastafel 10 enthält mehrere Pilotlicht-Entladungszellen, die willkürlich auf die Tafel verteilt sind und einen gleichmäßigeren Zündbetrieb der übrigen Zellen sicherstellen. Eine vollständigere Besahreibung dieses Pilotzellenbetriebes

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findet sich in der US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 829692 vom 2. Juni 1969. Solche Pilotzellen werden nach einer Anfangszündung durch Haltesignale leuchtend gehalten.

Allgemein liefert beim Betrieb der vorliegenden Erfindung die horizontale Auswahlschaltung ein Signal gegebener Polarität auf ausgewählte Leitungen 15 bis 18 und wählt dadurch einen der angeschlossenen Leitungstreiber 21 bis 24 für eine Schreib- oder Löschoperation aus. Da der Betrieb·unterschiedliche horizontale und vertikale Haltesignale zum Anlegen an benachbarte Zellen erfordert, sind zwei Haltetreiber erforderlich. Der X -Horizontal-Haltetreiber 27 liefert Betriebssignale auf eine Leitung 31 und eine Leitung 32 zur Steuerung des Betriebes der X,-Leitungstreiber 21 und 23, während der identische X₃-HaItetreiber 27' den Betrieb der X_-Leitungstreiber 22 und 24 steuert. Mit den Eingangssteuersignalen auf den Leitungen 33 und 33' werden der X,-Haltetreiber 27 und der X₃-Haltetreiber 27' gesteuert. Die vertikalen Leitungstreiber 41 und 43 liefern Y,-Betriebsspannungen an die entsprechenden vertikalen Leitungen 46, 48, während die Leitungstreiber 42, 44 Y₂-Betriebsspannungen an die entsprechenden Vertikalleitungen 47 und 49 liefern. Eine vertikale Auswahlschaltung 45 liefert ein Signal gegebener Polarität auf eine ausgewählte Leitung 51 bis 54 und wählt dadurch einen der Leitungstreiber 41 bis 44 für eine Schreib- oder Löschoperation aus. Der Y,-Haltetreiber liefert Betriebssignale über die Leitungen 61 und 62 an die

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Y₁~Leitungstreiber 41 und 43 aufgrund der an den Haltetreiber 55 von der Leitung 63 angelegten Steuersignale, während der identische Y₂-HaItetreiber 55' Betriebssignale an die Y₂-Leitungstreiber 42 und 44 liefert. Alle Leitungstreiber empfangen Steuersignale von einer Lösch- und SChreib-Steuerschaltung 60, sobald eine Lösch- oder Schreiboperation erfolgt. Zu allen anderen Zeiten übernehmen die Haltetreiber Halteoperationen aufgrund der Steuersignale auf entsprechenden Eingangsleitungen 33, 33¹ und 63, 63¹. Die Lösch- und Schreib-Steuerschaltung 60 empfängt Steuersignale für Schreibund Löschoperationen; diese Steuerung liegt jedoch außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung und wurde daher in der Beschreibung weggelassen. Eine genauere Beschreibung einer solchen Steuerung sowie Einzelheiten der in Fig. 1 gezeigten Schaltung findet sich in der US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 885086.

Die vorliegende Erfindung arbeitet nach einem Prinzip, bei welchem die Haltesignale in der X- und in der Y-Richtung an alle Zellen gleichzeitig angelegt werden, wobei jedoch die an eine Zeile oder Spalte angelegten Signale um 90° phasenverschoben sind. Gemäß den Darstellungen in Fig. 2A, 2B, 2C und 2D ist das an jede der Horizontalleitungen H, bis H_n und an jede der Vertikalleitungen Y, bis Y„ angelegte Potential ein Rechteckimpulszug. Die resultierende Potentialdifferenz über jeder Zelle ist ein zusammengesetztes Signal, weXches man durch Addition der entsprechenden Koordinatenpotentiale

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gemäß der Darstellung in Fig. 2E und 2G erhält.

Die Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Gasentladungsanzeigefeldes wird anschließend in Zusammenhang mit den in Fig. 2 gezeigten Impulszügen im einzelnen erklärt. Der Taktzyklus, in welchem die entsprechenden X- und Y-Treibersignale an die Tafel angelegt werden, ist eine Wiederholung der Reihenfolge T bis T.; die Impulszüge sind relativ zu diesem Taktzyklus aufgezeichnet. Die horizontalen Haltesignale X und X₂ in Fig. 2A und 2B werden an jede zweite Zeile der Gastafelmatrix von den Haltetreibern 27, 27' angelegt und sind um 180 gegeneinander phasenverschobene Rechteckimpulszüge. In gleicher Weise sind die in Fig. 2C und 2D gezeigten Signale Y, und Y₂ um 180° gegeneinander phasenverschobene Rechteckimpulszügei die außerdem noch um 90 gegen die entsprechenden horizontalen Treibersignale X₁ und X₂ phasenverschoben sind) welche von den Haltetreibern 55 und 55' an jede zweite vertikale Treiberleitung angelegt werden. In den zur Darstellung gewählten Impulszügen laufen die Treibersignale Y, und Y₂ in den Fig. 2C und 2D ihren Gegenstücken X und X_ in den Fig. 2A und 2B um 90 voraus. Der in Fig. 2E gezeigte Impulszug ist ein zusammengesetztes Signal, das man durch algebraische Subtraktion des Impulszuges X₁ in Fig. 2A vom Impulszug Y₁ in Fig. 2C erhält. Dieser Impulszug stellt das Signal dar, welches in jeder zweiten Zeile und Spalte über den Zellen erscheint. Den in Fig. 2G gezeigten Impulszug erhält man

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durch Subtraktion des in Fig. 2B gezeigten Signales vom in Fig. 2C gezeigten Impulszug. Dieser Impulszug stellt das zusammengesetzte Signal dar, welches in den übrigen Zeilen und Spalten an die Entladungszellen angelegt wird. Der in Fig. 2E und 2G gezeigte zusammengesetzte Impulszug übersteigt mit seiner Amplitude den angegebenen Haltepegel; die positiven und negativen Maxima dieser Signale reichen aus, um alle vorher gezündeten Zellen im Leuchtzustand zu halten. Die Impulse in den Fig. 2F und 2H kennzeichnen die Zündzeiten der entsprechenden Zellen A und B.

Im Zusammenhang mit den beiden in Fig. 1 gezeigten benachbarten Einzelzellen 65 und 67, die als repräsentativ für die Zellen A und B ausgewählt wurden, wird anschließend die Halteoperation beschrieben. Die Zellen A und B werden durch die horizontalen Treibersignale X₁ bzw. X₂ und das vertikale Treibersignal Y erregt. Wenn angenommen wird, daß beide Zellen 65 und 67 vorher in einer Schreiboperation gezündet wurden und daß diese gezündeten Zellen jetzt erleuchtet gehalten werden sollen, dann werden die in den Fig. 2Ά und 2B gezeigten Haltesignale X. und X₂ von den Leitungstreibern 21 und 22 an die X -Treiberleitung 25 bzw. die X₂~Treiberleitung 26 angelegt. Das durch die Fig. 2C dargestellte Y.Haltesignal wird über den Leitungstreiber 41 an die Y-Leitung 46 und somit an die Zellen Ά und B 65 und 67 gelegt. Beginnend mit der Zeit T. übersteigt das in der Fig. 2G (Y₁-X₇) gezeigte Potential das Haltesignal, und die Zelle

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67 wird gezündet. Dadurch wird ein Wandladungsphänomen erzeugt, nach welchem die Zellwände auf entgegengesetzte Polarität aufgeladen werden, und die aus der Entladung der Zelle 67 resultierende Ladungswolke veranlaßt eine Ionen- oder Elektronenwanderung zu den negativen bzw. positiven Wänden. Beim konventionellen Betrieb neigen die Ladungswolkenelemente dazu, zu den Wänden benachbarter Zellen zu wandern, wenn alle Gaszellen gleichzeitig gehalten werden. Bei der vorliegenden Erfindung befinden sich

gemäß Darstellung in den Fig. 2A und 2C jedoch dieX- und Y-Leiter oder Wände der Zelle A benachbarter Zellen auf einem positiven Potential, wenn B, zur Zeit T, zündet. Fig. 2E zeigt jedoch, daß das resultierende Potential über diesen Zellen null ist. Durch das an beide Wände der Α-Zellen zur Zeit T, angelegte positive Potential werden jedoch nur die negativen Elektron* an die Α-Zellen angezogen. Da diese zu den A—Zellen wandern wollen, veranlaßt das resultierende Ungleichgewicht in den B-Zellen enige Elektronen, zu den B-Zellen zurückzukehren.

Zur Zeit T₂ steigt das an die Α-Zellen angelegte und in Fig. 2E gezeigte Potential auf das Haltepotential an, und die Zelle 65 wird erneut gezündet oder gehalten. Das an beide Leiter der B-Zelle angelegte Potential ist jedoch negativ, und das Nettopotential über der Zelle ist gemäß Darstellung in Fig. 2G null. Unter diesen Umständen werden nur die Ionen aus der B-Zellenzündung an die negativ geladenen Wände der Α-Zellen angezogen. Dementsprechend wird nur die Hälfte der Ladungspartikel an die B-Zellen angezogen, wenn die benachbarten Α-Zellen gezündet werden und umgekehrt. Dieser Vorgang, der in den beiden voll-

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ständigen Zeitzyklen dargestellt ist, wird wiederholt, so daß bei Zündung einer der beiden Zellen A oder B an die gegenüberliegende Zelle ein Potential mit derselben Polarität an beide Wände angelegt wird, und daß der Potentialeinfluß der benachbarten Wandladungen auf ein Minimum von 50% reduziert wird. Die in Fig. 2F und 2G gezeigten Impulse bezeichnen die Zeiten, an denen die A—Zellen und die B-Zellen gezündet werden, nämlich die B-Zellen zur Zeit T, und T_ und die Α-Zellen zur Zeit T_ und T.. Diese Betriebsart unterscheidet sich vollständig vom konventionellen Betrieb, bei dem alle Zellen in demselben Quadranten gezündet werden müssen und bei dem die beim Zünden einer Zelle entstehende Ladungswolke zur benachbarten Zelle driften und positive sowie negative Wandladungen aufheben kann, wodurch die Nachbarzelle gezündet oder gelöscht wird. Diese Wanderung führt bei konventionellen Gasentladungsanzeigefeldern zu einer Begrenzung der Dichte der Entladungszellen und zu einer unerwünschten Begrenzung des Auflösungsvermögens. In der Praxis sind Anzeigefelder mit einem hohen Auflösungsvermögen von 50 und 100 Zeilen pro Zoll oder 2500 bis 10 000 Leuchteinheiten pro Quadratzoll möglich. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei der Verhinderung einer gegenseitigen Beeinflussung benachbarter Zellen beim Halte- oder Adressierbetrieb eine höhere Auflösung in der Darstellung der anzuzeigenden Information erzielt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur optischen Darstellung von Information in einem flachen, mit einem durch Ionisation zum Leuchten anregbaren gasgefüllten, planparallelen Entladungsraum, der auf den die Entladungsstrecke abgrenzenden gegenüberliegenden Seiten von jeweils einem Feld parallel verlaufender elektrischer Erregerleiter überzogen ist, wobei die beiden Leiterfelder zueinander orthogonal und matrixförmig orientiert sind und jedem Kreuzungspunkt der Leitermatrix eine Entladungszelle zugeordnet ist und die jeder Entladungszelle zugeordneten Erregerleiter mit einer den Status einer gezündeten bzw. nichtgezündeten Entladungszelle aufrechterhaltenden Halte— spannung und einem zusätzlichen, eine Zündung einer nichtgezündeten Entladungszelle bedingenden Spannungswert beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinanderliegende Zeilen oder Spalten der Leitermatrix mit um 180° phasenverschobenen Haltesignalen

w S und S¹ beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinatenleiter einer Entladungszelle mit um 90° phasenverschobenen Haltesignalen beaufschlagt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltesignal einen einer mäander— förmigen Rechteckspannung entsprechenden Verlauf aufweist.

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4. Anordnung zur Durchführung nach, einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter der Leitermatrix mit einer Leitungs-Treiberschaltung (.21-24; 41-44) verbunden ist und daß alle/geradzahligen Treiberschaltungen für jeweils eine Koordinatenrichtung mit einer ersten Halte-Treiberschaltung (27,55) für das nicht phasenverschobene Haltesignal S und daß alle «»geradzahligen Leitungs-Treiberschaltungen für jeweils eine Koordinatenrichtung mit einer zweiten Halte-Treiberschaltung (27* , 55 ) für das um 180° phasenverschobene Haltesignal.S' verbunden sind.

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